Pierwszymi cywilizacjami, o których wiadomo, że używały węgla, byli Sumerowie i Egipcjanie, którzy używali węgla drzewnego jako paliwa bezdymnego i do wytopu rud metali. Późniejsze rejestrowane zastosowania węgla drzewnego do celów leczniczych znaleziono w Teksty egipskie i greckie pochodzą z okresu między 1500 a 400 pne W 1772 r. Francuski chemik, Antoine Lavoisier, wykazał, że diamenty są formą węgla.
W latach 1779-1786 Carl Wilhelm Scheele na Pomorzu Szwedzkim oraz Berthollet, Monge i Vandermonde we Francji zademonstrowali, że grafit, lub "ołówkowy ołów", to głównie węgiel. Dopiero w 1789 roku element został nazwany i wymieniony jako "węgiel" w podręczniku napisanym przez Lavoisiera.
Nowe i egzotyczne formy węgla lub alotropów zostały wprowadzone na początku w 1985 roku wraz z odkryciem buckminsterfullerene lub C60 i związanych z nim form, w tym nanorurek i buckyballs. Odkrycie to zdobyło trzech odkrywców, R. Curla, H. Kroto i R. Smalleya, Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii z 1996 roku. C60 został ostatnio uznany za największą cząsteczkę znajdującą się w kosmosie i uważa się, że powstał w obrębie ewolucji gwiazd.
Pod względem obfitości węgiel plasuje się na czwartej pozycji we wszechświecie. Zajmuje 15 miejsce w kategorii elementów zawartych w skorupie ziemskiej. Najbardziej znanymi alotropami węgla są diament, grafit i amorficzny węgiel, który obejmuje sadzę i węgiel drzewny.
