有金刚石、石墨、碳纳米管、足球烯等。

碳单质，除骨炭含碳在10%左右以外，其余主要成分都是单质碳。

纯净的、单质状态的碳有金刚石、石墨和C60（又称富勒烯或足球烯），此外，还有C36、C70、C84、C240、C540、碳纳米管等。

它们是碳的同素异形体。而作为混合物的碳单质无定形碳，有木炭、焦炭、活性炭、炭黑、骨炭和糖炭等。除骨炭含碳在10%左右以外，其余主要成分都是单质碳。

由于碳原子形成的键都比较稳定，有机化合物中碳的个数、排列以及取代基的种类、位置都具有高度的随意性，因此造成了有机物数量极其繁多这一现象，现代人类发现的化合物中有机物占绝大多数。

由于金刚石晶体中碳碳键很强，所有价电子都参与了共价键的形成。晶体中没有自由移动电子，所以金刚石不仅硬度大，熔点高，而且不导电。

常温下，金刚石对所有的化学试剂都显惰性，但在空气中加热到1100K左右时能燃烧成二氧化碳。

而石墨烯各个碳原子间的连接非常柔韧，当施加外部机械力时，碳原子面就弯曲变形。碳原子就不需要重新排列来适应外力，这也就保证了石墨烯结构的稳定，使得石墨烯比金刚石还坚硬，同时可以像拉橡胶一样进行拉伸。

这种稳定的晶格结构还使石墨烯具有优秀的导电性。

石墨烯中的电子在轨道中移动时，不会因晶格缺陷或引入外来原子而发生散射。由于其原子间作用力非常强，在常温下，即使周围碳原子发生挤撞，石墨烯中的电子受到的干扰也非常小。