Struktura molekularna diamentu sprawia, że jest trudny, ponieważ diamenty składają się z atomów węgla, które są ze sobą blisko połączone w strukturę sieci. Atomy są ściśle połączone za pomocą wiązań kowalencyjnych, w których dwa atomy mają wspólny elektron. Jednostka czworościenna składa się z pięciu atomów węgla, z jednym atomem węgla dzielącym elektrony z pozostałymi czterema. Wyjątkowo silna cząsteczka powstaje z wiązania tetraedrycznego o pięciu atomach węgla.
W swojej naturalnej postaci węgiel nie jest bardzo twardy. Łatwo zmiażdżyć, gdy zostanie zastosowana wystarczająca siła. Jednak struktura węgla zmienia się znacznie, gdy węgle są poddawane działaniu wysokiego ciśnienia i ciepła. Przemienia się z czegoś miękkiego w coś niezwykle twardego. Atomy węgla kompresją i tworzą wysoce skoncentrowaną skrystalizowaną strukturę, która nadaje diamentowi wyjątkową twardość i cenne właściwości.
Skrystalizowana forma węgla wytworzona z ekstremalnego ciśnienia i ciepła prowadzi do powstania diamentów. Diamenty są niezwykle twarde, ponieważ krystalizowały w konkretnym atomowym kształcie, który powstał w wyniku ciepła i ciśnienia na ziemi na głębokości 140-150 kilometrów. Tworzenie diamentu zajmuje dużo czasu i często są one przenoszone na powierzchnię Ziemi przez erupcję wulkanu. W skali twardości Mohsa diamenty mają wartość 10, która jest najtrudniejsza w skali.
