石墨晶体为混合晶型，是层状结构。在每一层内，碳原子为sp2杂化，每个碳原子与其他3个碳原子以共价键结合形成六边形网状结构；在层与层之间，是以分子间作用力（准确的说是色散力）结合的。

化学性质不活泼,耐腐蚀,与酸、碱等不易反应。在空气或氧气中加强热,可燃烧并生成二氧化碳。强氧化剂会将它氧化成有机酸。用作抗摩剂和润滑材料,制作坩埚、电极、干电池、铅笔芯。高纯度石墨可在核反应堆上作中子减速剂。常被称为炭精或黑铅,因为以前被误认为是铅。