De koolstofatomen in grafiet vormen een regelmatige zeshoekige structuur, waarbij elk koolstofatoom gebonden is aan drie andere koolstofatomen in een vlak. Deze structuur resulteert in een sterke covalente binding tussen de koolstofatomen, die verantwoordelijk is voor het hoge smeltpunt en de elektrische geleidbaarheid van grafiet. De verbindingen tussen de vlakken zijn zwak, waardoor de vlakken gemakkelijk langs elkaar kunnen glijden, waardoor grafiet glad aanvoelt en als smeermiddel kan worden gebruikt. Het type binding in grafiet wordt covalente binding genoemd.