As três principais formas de carbono puro são:

1. diamante: O diamante é o mineral que ocorre naturalmente mais difícil, conhecido por seu brilho e alto índice de refração. Sua estrutura é uma rede tridimensional rígida de átomos de carbono dispostos em uma rede tetraédrica.

2. grafite: A grafite é um material macio, preto e escamosa, com excelente condutividade elétrica. Sua estrutura é em camadas, com cada camada consistindo em uma rede hexagonal de átomos de carbono. As camadas são mantidas juntas por forças fracas de van der Waals, permitindo que elas deslizem facilmente.

3. fulerene: Os fulerenos são uma classe de moléculas de carbono com uma estrutura fechada e semelhante a gaiola. O exemplo mais famoso é Buckminsterfullerene (C60), que tem uma forma esférica semelhante a uma bola de futebol. Outros fulerenos têm formas e tamanhos diferentes, mas todos compartilham a característica de serem ocos e parecidos com gaiola.

Existem outras formas de carbono, como carbono amorfo, nanotubos de carbono e grafeno, mas esses três são frequentemente considerados os mais comuns e conhecidos.