石墨是由原子晶体，金属晶体，分子晶体构成的混合型晶体。
在石墨晶体中，同层的碳原子以sp2杂化形成共价键，一个碳原子以三个共价键与另外三个原子相连。
六个碳原子在同一个平面上形成了正六边形的环，伸展成片层结构，这里碳碳键的键长皆为142皮米，属于原子晶体的键长范围，因此对于同一层来说，石墨是原子晶体。
在同一平面的碳原子还各剩下一个p轨道，它们相互重叠，电子比较自由，相当于金属中的自由电子，所以石墨能导热和导电，这是金属晶体特征，因此也归类于金属晶体。
石墨晶体中层与层之间相隔340皮米，距离较大，是以范德华力结合起来的，即层与层之间属于分子晶体。
因此石墨的晶体类型并非一种单一的晶体类型，而是由几种晶体类型混合而成的。
石墨是一种矿物名，通常产于变质岩中，是煤或碳质岩石或沉积物受到区域变质作用或岩浆侵入作用形成，石墨是元素碳的一种同素异形体，每个碳原子的周边连结著另外三个碳原子，排列方式呈蜂巢式的多个六边形，每层间有微弱的范德华引力，由于每个碳原子均会放出一个电子，那些电子能够自由移动，因此石墨属于导电体，石墨是其中一种最软的矿物，不透明且触感油腻，颜色由铁黑到钢铁灰，形状呈晶体状、薄片状、鳞状、条纹状、层状体或散布在变质岩中，化学性质不活泼，具有耐腐蚀性。
自然界中纯净的石墨是没有的，其中往往含有二氧化硅、三氧化二铝、氧化铁、氧化钙、五氧化二磷、氧化铜等杂质。
这些杂质常以石英、黄铁矿、碳酸盐等矿物形式出现。
此外，还有水、沥青、二氧化碳、氢气、甲烷、氮气等气体部分。
因此对石墨的分析，除测定固定碳含量外，还必须同时测定挥发分和灰分的含量。