Diamanter er sammensat af kulstofatomer arrangeret i et stift krystalgitter. Denne type gitterarrangement giver diamanter deres ekstreme hårdhed og termiske ledningsevne, såvel som deres høje brydningsindeks. Med hensyn til stoftilstand klassificeres diamanter generelt som faste stoffer på grund af deres stærke interatomiske binding og faste form. Men ved ekstremt høje temperaturer kan diamanter gå over i en plasmatilstand, hvor elektronerne er fuldstændig adskilt fra kulstofatomerne. Dette sker ved temperaturer over cirka 3.700 grader Celsius.