金剛石具有特殊的立方結構，如下圖所示：

具有最大原子密度和非常強的化學鍵從而決定了其超乎尋常的物理性能

和彈性性能金剛石的硬度、摩爾密度、熱導率、聲速均比任何已知材料的高。

同時它的壓縮系數和體積模量均比其他材料的低。

    它有非常低的熱膨脹系數，為0.8′10-6/℃，金剛石的光學、電學性能也非常優異。

研究證實，CVD金剛石膜的力學、熱學、光學等物理性質已達到或接近天然金剛石。