鑽石約於十億至四十億年前形成 (相當於地球年齡的25%至75%),多數鑽石是在高壓與高溫的環境下形成,且僅存在於地函深處。但是在採礦出的所有鑽石中,僅有低於百分之一的少數鑽石來自更高壓高溫的環境。含碳量高的獨特環境,能讓結晶體不受干擾地緩慢生長,形成優越的結構特質、光學淨度和透明度,可藉由其八面體外型而辨識出這些神奇結晶體就是鑽石原石。


以技術上而言,鑽石是碳元素的同素異形體或形式(鑽石為濃度最高的碳形式);鑽石裡的碳原子以各種面朝中央的方型結晶體結構排列,也就是所謂的鑽石晶格。此碳原子的安排意指鑽石於初次生長期間,會以相同速率往所有方向對外擴張。


一般鑽石具有透明的特性,因此多數鑽石均擁有無色、淨透的外觀;僅有微乎其微的雜質如硼與氮能使鑽石變色,如藍鑽形成原因在於含硼雜質、黃鑽在於含氮雜質、褐鑽則因晶格瑕疵而形成、綠鑽為暴露於輻射環境,為不同顏色彩鑽形成的主要原因。