Se define el polimorfismo como la posibilidad de que en un determinado elemento o compuesto químico pueda cristalizar según estructuras distintas. Las sustancias que así se comportan se denominan polimorfas.
El adoptar una u otra forma depende primordialmente de las condiciones de presión y temperatura que regían en el ambiente durante su formación.

En los polimorfos en que una de las especies cristalinas pasa rápidamente a otra modificación polimórfica cuando se rebasa un cierto límite la temperatura, se dice que la primera es metaestable (diamante) y la segunda estable (grafito), efectivamente, el grafito es la forma estable a presiones y temperaturas bajas. Se puede convertir en diamante aumentando la temperatura y la presión, y utilizando un catalizador para aumentar la velocidad.

En los casos de los átomos de carbono, además de formar el diamante según las características estructurales que han sido descriptas, dicho elemento químico es también constituyente de otra especie cristalina, un polimorfo del diamante es el grafito.