Debido a que los carbenos son moléculas con alto contenido energético, deben fabricarse a partir de precursores de alta energía, o bien debe proporcionarse energía adicional a partir de fuentes externas. Las transformaciones químicas inducidas por la luz, las llamadas reacciones fotoquímicas, se utilizan a menudo para preparar carbenos, porque la energía de la luz absorbida se lleva a las estructuras de alta energía. Los compuestos orgánicos que contienen un grupo diazo (dos átomos de nitrógeno unidos entre sí y a un átomo de carbono por un doble enlace) son los precursores de carbenos más utilizados. La estructura molecular de los compuestos diazo está representada por la fórmula generalizada
en la que R y R′ representan dos grupos orgánicos, que pueden ser iguales o diferentes. En la fotólisis o la pirólisis (tratamiento con luz o calor, respectivamente), los compuestos diazo se escinden para producir el carbeno correspondiente y una molécula libre de gas nitrógeno. Las diazirinas, que son compuestos anulares, o cíclicos, con una estructura similar a la de los compuestos diazo, sufren la misma reacción de escisión y se utilizan frecuentemente como precursores de carbenos. La producción de un carbeno a partir de un compuesto diazo ocurre como se muestra a continuación:
Cuando la fotólisis de los compuestos diazo se lleva a cabo a muy baja temperatura en un medio sólido no reactivo, a menudo es posible evitar que el carbeno resultante sufra una reacción posterior. Por lo tanto, cantidades medibles del carbeno pueden persistir en el medio sólido, o matriz, durante mucho tiempo. Por ejemplo, el metileno, el carbeno más reactivo de todos, se ha generado en una matriz cristalina del gas inerte xenón (enfriado hasta el punto de ebullición del helio) en la que persistió el tiempo suficiente para ser estudiado. Se han producido muchos otros carbenos mediante técnicas de aislamiento de matriz similares.
La descomposición fotolítica de ciertos cetenos, sustancias cuyas moléculas contienen dos átomos de carbono y un átomo de oxígeno unidos por dobles enlaces,
da lugar a monóxido de carbono y carbenos, como se muestra en la siguiente ecuación:
En ciertas circunstancias, los ciclopropanos, cuyas moléculas contienen anillos de carbono de tres miembros, pueden servir como precursores de carbenos en reacciones fotoquímicas. Por ejemplo, el 1,1,2,2,-tetrafenilciclopropano se convierte en difenilcarbeno mediante la reacción
La formación de carbenos mediante intermedios cargados eléctricamente, o iónicos, se ejemplifica con la reacción del cloroformo con una base fuerte, el terc-butóxido de potasio. En el primer paso de esta reacción, un protón o ion hidrógeno (H+) se elimina de la molécula de cloroformo en una reacción ácido-base normal. El triclorometano de potasio resultante pierde entonces el cloruro de potasio para dar diclorocarbeno. Otras haloformas, compuestos que se ajustan a la fórmula HCX3, en la que X equivale a un átomo de cloro, bromo o yodo, reaccionan de forma equivalente para formar los correspondientes dihalocarbenos.