Pod względem chemicznym i mineralogicznym diament jest czystym węglem tworzącym kryształy o wiązaniach atomowych. Idealny diament składa się w 98,9% z węgla izotopu C12 i 1,1% węgla izotopu C13. W strukturze diamentu każdy atom węgla jest otoczony przez cztery inne i posiada sieć elektronów rozmieszczonych na dwóch poziomach energetycznych. Diament krystalizuje w układzie regularnym co decyduje o liczności osi i płaszczyzn symetrii (13 osi symetrii, 9 płaszczyzn symetrii, 1 środek symetrii).
Podstawowe parametry fizyko-chemiczne diamentów przedstawiają się następująco:
- wzór chemiczny – C
- połysk – diamentowy
- twardość w skali Mohsa – 10
- gęstość – 3,47 – 3,56 g/cm3
- łupliwość – doskonała
- dyspersja – 0,044 co decyduje o tak zwanym ogniu – życiu kamienia
- współczynnik załamania światła (refrakcji) wysoki bo wynoszący – 2,417 – 2,419 co decyduje o tak zwanej brylancji
Diament jest najtwardszym minerałem występującym na ziemi (10 w skali Mohsa), przy czym charakteryzuje się anizotropią twardości w różnych kierunkach co pozwala na jego obróbkę – szlifowanie. Diament jest minerałem odpornym na działanie chemiczne środowiska. Nie podlega działaniu stężonych kwasów i zasad. Rozpuszcza się jedynie w azotanie sodowym (NaNO3) i potasowym (KNO3). Pod wpływem chloranu sodu lub potasu powierzchnie ścian kryształów mogą ulegać trawieniu prowadząc do powstania tzw. figur trawienia.