Koska karbeenit ovat molekyylejä, joiden energiasisältö on suuri, ne on muodostettava suurienergisistä lähtöaineista, tai ylimääräistä energiaa on saatava ulkoisista lähteistä. Karbeenien valmistukseen käytetään usein valon indusoimia kemiallisia muunnoksia, niin sanottuja fotokemiallisia reaktioita, koska absorboituneen valon energia otetaan korkea-energisiin rakenteisiin. Orgaaniset yhdisteet, jotka sisältävät diatsoryhmän (kaksi typpiatomia, jotka on yhdistetty toisiinsa ja hiiliatomiin kaksoissidoksella), ovat yleisimmin käytettyjä karbeenien lähtöaineita. Diatsoyhdisteiden molekyylirakennetta edustaa yleistetty kaava
, jossa R ja R′ edustavat kahta orgaanista ryhmää, jotka voivat olla samoja tai erilaisia. Joko fotolyysissä tai pyrolyysissä (valo- tai lämpökäsittelyssä) diatsoyhdisteet pilkkoutuvat tuottaen vastaavan karbeenin ja vapaan typpikaasumolekyylin. Diatsiriinit, jotka ovat rengas- tai syklisiä yhdisteitä, joiden rakenne on samanlainen kuin diatsoyhdisteiden, käyvät läpi saman pilkkoutumisreaktion, ja niitä käytetään usein karbeenien lähtöaineina. Karbeenin valmistus diatsoyhdisteestä tapahtuu alla esitetyllä tavalla:
Kun diatsoyhdisteiden fotolyysi suoritetaan hyvin alhaisessa lämpötilassa epäreaktiivisessa kiinteässä väliaineessa, on usein mahdollista estää syntyvän karbeenin jatkoreaktio. Mitattavia määriä karbeenia voi näin ollen säilyä kiinteässä väliaineessa tai matriisissa pitkään. Esimerkiksi metyleeniä, joka on kaikkein reaktiivisin karbeeni, on tuotettu inertin kaasun, ksenonin, kiteisessä matriisissa (joka on jäähdytetty heliumin kiehumispisteeseen), jossa se säilyi tarpeeksi kauan, jotta sitä voitiin tutkia. Monia muita karbeeneja on tuotettu samanlaisilla matriisin eristämistekniikoilla.
Tietyistä keteneistä, aineista, joiden molekyyleissä on kaksi hiiliatomia ja happiatomi, jotka on yhdistetty kaksoissidoksilla,
fotolyyttinen hajoaminen
antaa hiilimonoksidia ja karbeeneja, kuten seuraavassa yhtälössä osoitetaan:
Tietyissä olosuhteissa syklopropaanit, joiden molekyylit sisältävät kolmiosaisia hiilirenkaita, voivat toimia karbeenien lähtöaineina fotokemiallisissa reaktioissa. Esimerkiksi 1,1,2,2,2,-tetrafenyylisyklopropaani muuttuu difenyylikarbeeniksi reaktiossa
Karbeenien muodostumista sähköisesti varattujen eli ionisten välituotteiden avulla kuvaa esimerkiksi kloroformin reaktio vahvan emäksen eli kalium-tert-butoksidin kanssa. Tämän reaktion ensimmäisessä vaiheessa protonin tai vetyionin (H+) poistuminen kloroformimolekyylistä tapahtuu normaalissa happo-emäsreaktiossa. Tämän jälkeen syntyvä kaliumtrikloorimethidi menettää kaliumkloridia, jolloin syntyy dikloorikarbeenia. Muut halomuodot, kaavan HCX3 mukaiset yhdisteet, joissa X vastaa kloori-, bromi- tai jodiatomia, reagoivat vastaavalla tavalla muodostaen vastaavia dihalokarbeneja.