鉆石的化學成分是碳，這在寶石中是較早由單一元素組成的，屬等軸晶系。常含有0.05%-0.2%的雜質元素，其中最重要的是N和B，他們的存在關系到鉆石的類型和性質。晶體形態多呈八面體、菱形十二面體、四面體及它們的聚形。

純凈的鉆石無色透明，由于微量元素的混入而呈現不同顏色。強金剛光澤。折光率2.417，色散中等，為0.044。均質體。熱導率為0.35卡/厘米/秒/度。用熱導儀測試，反應最為靈敏。硬度為10，是目前已知最硬的礦物，絕對硬度是石英的1000倍，剛玉的150倍，怕重擊，重擊后會順其解理破碎。一組解理完全。密度3.52克/立方厘米。鉆石具有發光性，日光照射后，夜晚能發出淡青色磷光。X射線照射，發出天藍色熒光。鉆石的化學性質很穩定，在常溫下不容易溶于酸和堿，酸堿不會對其產生作用。

鉆石與相似寶石、合成鉆石的區別。寶石市場上常見的代用品或贗品有無色寶石、無色尖晶石、立方氧化鋯、鈦酸鍶、釔鋁榴石、釔鎵榴石、人造金紅石。

合成鉆石于1955年首先由日本研制成功，但未批量生產。因為合成鉆石要比天然鉆石費用高，所以市場上合成鉆石很少見。鉆石以其特有的硬度、密度、色散、折光率可以與其相似的寶石區別。如：仿鉆立方氧化鋯多無色，色散強（0.060）、光澤強、密度大，為5.8克/立方厘米，手掂重感明顯。釔鋁榴石色散柔和，肉眼很難將它與鉆石區別開。