石墨是元素碳的一種同素異形體，每個碳原子的周邊連結著另外三個碳原子（擺放方式呈蜂巢式的多個六邊形）以共價鍵結合，構成共價分子。由于每個碳原子均會放出一個電子，那些電子能夠自在移動，因此石墨屬于導電體。
    石墨是其中一種最軟的礦物，它的用處包括制作鉛筆芯和潤滑劑。碳是一種非金屬元素，位于元素周期表的第二周期IVA族。拉丁語為Carbonium，意為“煤，木炭”，漢字“碳”字由木炭的“炭”字加石字旁構成，從“炭”字音。
    常溫下單質碳的化學性質比較穩定，不溶于水、稀酸、稀堿和有機溶劑；高溫下與氧反響燃燒，生成二氧化碳或一氧化碳；在鹵素中只要氟能與單質碳直接反響；在加熱下，單質碳較易被酸氧化；在高溫下，碳還能與許多金屬反響，生成金屬碳化物。碳具有還原性，在高溫下能夠冶煉金屬。此外，近年的研究發現，石墨能夠被氯磺酸溶解，構成單層石墨烯的氯磺酸“溶液”。
    石墨是碳質元素結晶礦物，它的結晶格架為六邊形層狀結構。每一網層間的間隔為340pm，同一網層中碳原子的距離為142pm;屬六方晶系，具完整的層狀解理。解理面以分子鍵為主，對分子吸引力較弱，故其天然可浮性很好。
    石墨與金剛石、碳60、碳納米管等都是碳元素的單質，它們互為同素異形體。