Porque os carbenes são moléculas com alto conteúdo energético, eles devem ser feitos de precursores de alta energia, ou energia extra deve ser fornecida de fontes externas. As transformações químicas induzidas pela luz, as chamadas reacções fotoquímicas, são frequentemente utilizadas para preparar os carbenes, porque a energia da luz absorvida é levada para as estruturas de alta energia. Os compostos orgânicos que contêm um grupo diazo (dois átomos de azoto unidos um ao outro e a um átomo de carbono por uma dupla ligação) são os precursores de carbenes mais frequentemente utilizados. A estrutura molecular dos compostos diazóicos é representada pela fórmula generalizada
em que R e R′ representam dois grupos orgânicos, que podem ser o mesmo ou diferente. Tanto na fotólise como na pirólise (tratamento com luz ou calor, respectivamente), os compostos diazóicos clivam para produzir o carbene correspondente e uma molécula livre de gás nitrogénio. As diazerinas, que são compostos de anel, ou cíclicos, com uma estrutura semelhante à dos compostos diazóicos, sofrem a mesma reação de clivagem e são freqüentemente usadas como precursores de carbenes. A produção de um carbene a partir de um composto diazóico ocorre como mostrado abaixo:
Quando a fotólise dos compostos diazóicos é realizada a muito baixa temperatura em um meio sólido não reativo, muitas vezes é possível evitar que o carbene resultante passe por outras reações. Quantidades mensuráveis do carbene podem persistir, portanto, no meio sólido, ou matriz, por um longo tempo. Por exemplo, o metileno, o carbene mais reactivo de todos, foi gerado numa matriz cristalina do xénon do gás inerte (arrefecido até ao ponto de ebulição do hélio) na qual persistiu o tempo suficiente para ser estudado. Muitos outros carbenes têm sido produzidos por técnicas similares de isolamento de matriz.
A decomposição fotolítica de certos cetenos, substâncias cujas moléculas contêm dois átomos de carbono e um átomo de oxigênio unidos por ligações duplas,
>
dá monóxido de carbono e carbenes, como mostrado na equação seguinte:
Em certas circunstâncias, os ciclopropanos, cujas moléculas contêm anéis de carbono com três membros, podem servir como precursores de carbene nas reacções fotoquímicas. Por exemplo, 1,1,2,2,-tetrafenilciclopropano é convertido em difenilcarbeno pela reação
A formação de carbenes por meio de intermediários carregados eletricamente, ou iônicos, é exemplificada pela reação de clorofórmio com uma base forte, terc-buóxido de potássio. No primeiro passo desta reação, um próton ou íon de hidrogênio (H+) é removido da molécula de clorofórmio em uma reação ácido-base normal. O tricloreto de potássio resultante perde então cloreto de potássio para dar diclorocarbene. Outras haloformas, compostos em conformidade com a fórmula HCX3, em que X é igual a um átomo de cloro, bromo ou iodo, reagem de forma equivalente para formar o dihalocarbeno correspondente.