Węgiel ma wiele właściwości fizycznych, a niektóre z tych właściwości są całkiem różne w zależności od postaci strukturalnej cząsteczek. Twardość mineralna węgla jest mierzona przy 0,5 dla grafitu i 10,0 dla diamentów. Niektóre właściwości unikalne dla pierwiastków węglowych obejmują ekstremalnie wysokie temperatury topnienia, takie jak 6400 stopni Fahrenheita i punkty wrzenia, takie jak 7281 stopni Fahrenheita. W temperaturze pokojowej węgiel znajduje się w stanie stałym.
Węgiel jest klasyfikowany jako niemetal. Węgiel jest wysoce przezroczysty w swojej formie diamentowej i jest nieprzezroczysty i czarny jak grafit. Jako diament, węgiel jest jedną z najtrudniej znanych substancji, podczas gdy grafitowa forma węgla jest znacznie bardziej miękka. Diamenty ledwo przewodzą prąd elektryczny, a grafit jest doskonałym przewodnikiem. Węgiel w dowolnej formie jest bardzo kruchy i nie można go zwinąć w druty ani wbić w arkusze. Element tworzy przekątną strukturę kratową i sześciokątną strukturę krystaliczną.
Fizyczne właściwości pierwiastka to cechy, które można zaobserwować bez zmiany substancji na inną substancję. Właściwości fizyczne to zazwyczaj te, które można obserwować za pomocą pięciu zmysłów. Takie obserwowalne właściwości obejmują kolor, połysk, temperaturę krzepnięcia, temperaturę wrzenia, temperaturę topnienia, gęstość, twardość i zapach.
