Kohlenstoff ist eines der wenigen Elemente, die in der Natur in ihrer ursprünglichen oder freien elementaren Form vorkommen. Es gibt eine Reihe von Formen des Kohlenstoffs, die so genannten Allotrope, die aus reinen Kohlenstoffatomen bestehen, aber in unterschiedlichen Kristallgittern angeordnet sind. Zu diesen Formen gehören hexagonaler Graphit, rhomboedrischer Graphit, Diamant, Buckminsterfulleren und amorpher Kohlenstoff (eigentlich keine kristalline Form). Die meisten Formen von Kohlenstoff, mit Ausnahme von Diamant, haben eine schwarze bis grauschwarze Farbe. Je nach der Menge an Graphit, amorphem Kohlenstoff oder anderen verunreinigenden Elementen kann Diamant in Farben von klarem Wasserweiß bis hin zu Schwarz-, Grau-, Gelb-, Rot-, Orange-, Blau- und Grüntönen vorkommen.
Reiner Kohlenstoff ist ein relativ reaktives Element und verbindet sich direkt mit vielen chemischen Elementen, insbesondere mit solchen, die als Oxidationsmittel gelten. Kohlenstoff hat eine besonders starke Affinität zu Sauerstoff, entweder in Form von gasförmigem Sauerstoff oder als Sauerstoff, der in chemischer Verbindung mit anderen Elementen enthalten ist. Seine Fähigkeit, sich mit Sauerstoff zu verbinden, macht ihn zu einem leistungsstarken und nützlichen Reduktionsmittel (eine Substanz, die Elektronen abgibt, was zu einer Verringerung der Ladung des reduzierten Ions oder Atoms führt). Fester Kohlenstoff wird zum Beispiel verwendet, um Eisen von seinem Oxid (Fe+3 zu Fe0) im Hochofen zu reduzieren, oder bei anderen ähnlichen Prozessen, bei denen metallische Elemente von ihren Oxid-Erzen reduziert werden.
Der wichtigste Einfluss, den Kohlenstoff auf die Menschheit hat, ist die Tatsache, dass Kohlenstoff der Grundbaustein des Lebens ist, wie wir es kennen. Jede Pflanze, jedes Tier und alles dazwischen, was lebt, basiert auf Kohlenstoff. Keine Form des Lebens auf dem Planeten Erde kommt ohne Kohlenstoff in ihrer Struktur aus. Die gesamte Wissenschaft der organischen Chemie, die sich mit Kohlenstoffverbindungen befasst, basiert auf Kohlenstoff.