Omdat carbenen moleculen zijn met een hoge energie-inhoud, moeten zij worden gemaakt uit hoogenergetische precursoren, of moet extra energie worden geleverd door externe bronnen. Chemische omzettingen die door licht worden geïnduceerd, de zogenaamde fotochemische reacties, worden vaak gebruikt om carbenen te bereiden, omdat de energie van het geabsorbeerde licht in de hoogenergetische structuren wordt opgenomen. Organische verbindingen die een diazogroep bevatten (twee stikstofatomen die met elkaar en met een koolstofatoom verbonden zijn door een dubbele binding) zijn de meest gebruikte precursoren van carbenen. De moleculaire structuur van diazoverbindingen wordt weergegeven door de veralgemeende formule
waarin R en R′ twee organische groepen vertegenwoordigen, die dezelfde of verschillende kunnen zijn. Bij fotolyse of pyrolyse (behandeling met respectievelijk licht of warmte) splitsen diazoverbindingen om het overeenkomstige carbeen en een vrij stikstofgasmolecuul te produceren. Diazirinen, ring- of cyclische verbindingen met een structuur die lijkt op die van de diazoverbindingen, ondergaan dezelfde splitsingsreactie en worden vaak gebruikt als precursoren van carbenen. De productie van een carbeen uit een diazoverbinding verloopt als volgt:
Wanneer de fotolyse van diazoverbindingen wordt uitgevoerd bij zeer lage temperatuur in een niet-reactief vast medium, is het vaak mogelijk te voorkomen dat het resulterende carbeen nog verder reageert. Meetbare hoeveelheden van het carbeen kunnen derhalve gedurende lange tijd in het vaste medium, of de matrix, aanwezig blijven. Zo is methyleen, het meest reactieve carbeen van alle, geproduceerd in een kristallijne matrix van het inerte gas xenon (afgekoeld tot het kookpunt van helium), waarin het lang genoeg bleef bestaan om te worden bestudeerd. Vele andere carbenen zijn geproduceerd door middel van soortgelijke matrix isolatietechnieken.
Bij de fotolytische ontleding van bepaalde ketenen, stoffen waarvan de moleculen twee koolstofatomen en een zuurstofatoom bevatten die door dubbele bindingen met elkaar zijn verbonden,
ontstaan koolmonoxide en carbenen, zoals in de volgende vergelijking is aangegeven:
Onder bepaalde omstandigheden kunnen cyclopropanen, waarvan de moleculen drieledige koolstofringen bevatten, dienen als carbenenvoorlopers in fotochemische reacties. Zo wordt 1,1,2,2,-tetrafenylcyclopropaan omgezet in difenylcarbenen door de reactie
De vorming van carbenen door middel van elektrisch geladen, of ionische, tussenproducten wordt geïllustreerd door de reactie van chloroform met een sterke base, kalium-tert-butoxide. In de eerste stap van deze reactie wordt een proton of waterstofion (H+) verwijderd uit het chloroformmolecuul in een normale zuur-base reactie. Het resulterende kaliumtrichloormethide verliest vervolgens kaliumchloride om dichloorcarbeen te geven. Andere haloformen, verbindingen die voldoen aan de formule HCX3, waarin X gelijk is aan een chloor-, broom- of jodiumatoom, reageren op gelijkwaardige wijze tot de overeenkomstige dihalocarbenen.