ביהלום כל אטום פחמן קשור בחוזקה לארבעה אטומים שכנים, ברשת תלת־ממדית. בגרפיט — העופרת של העיפרון — אותו פחמן מסודר בשכבות שמחליקות זו על זו. יהלומים נוצרים, לפי ההערכות, בעומק של יותר מ־150 קילומטרים, בחום ובלחץ עצומים, ועלו אל פני השטח בהתפרצויות עתיקות ומיוחדות שהשאירו ״צינורות״ של סלע בשם קימברליט.
בגלל הקשיות, רוב היהלומים בעולם לא משמשים לתכשיטים אלא לכלים: מסורים, מקדחים ושופינים שחותכים אבן ומתכת. היהלום הגדול ביותר שנמצא, ״קולינן״, נמצא בדרום אפריקה ב־1905 ושקל יותר מ־3,100 קראט — כ־600 גרם. בישראל יש מסורת ארוכה של ליטוש יהלומים.