石墨晶体呈现层状结构，在石墨晶格质点中含有3种不同的键型(共价键、范德华力、金属键)。同层的碳原子选用sp2杂化轨道以σ键与其他碳原子连接成六元环形的蜂窝式层状结构，碳原子之间的结合力很强，极难损坏，所以石墨的熔点很高，化学性质很安稳。另外，每个碳原子都有垂直于每层平面的p轨道，而且p轨道相互平行，这些P电子可构成离域π键间隔较大，以微弱的范德华力结合起来，层与层之间易于滑移，表现了石墨晶体的滑腻性。又由于π键中的离域电子能够沿层平面运动，表现出石墨具有金属光泽，能导热和导电。石墨每一层都有一个大π键，大π键供这一层电子共用，能够自在移动，故能导电，垂直方向上导电性却欠好。