Węgiel pierwiastkowy jest w stanie normalnym w stanie stałym, z fazą ciekłą i sublimuje z fazy stałej bezpośrednio do gazu o temperaturze 6917 stopni Fahrenheita. Unikalna struktura atomowa węgla tworzy wyjątkowo silne wiązania z inne atomy.
W fazie stałej węgiel może występować w różnych formach lub alotropach. Grafit (jeden z najdelikatniejszych naturalnych minerałów) i diament (jeden z najtrudniejszych) to obie formy czystego węgla, mimo że mają bardzo różne właściwości. Węgiel stanowi podstawę dla wszystkich znanych organizmów żywych i wielu innych ważnych związków. Chemia organiczna to badanie związków zawierających węgiel.
