硬度
摩氏硬度10，新摩氏硬度15，顯微硬度10000kg/mm2，顯微硬度比石英高1000倍，比剛玉高150倍。金剛石硬度具有方向性，八面體晶面硬度大于菱形十二面體晶面硬度，菱形十二面體晶面硬度大于六面體晶面硬度。
依照摩氏硬度標準（Mohs hardness scale）共分10級，鉆石（金剛石）為最高級第10級；如小刀其硬度約為5.5、銅幣約為3.5至4、指甲約為2至3、玻璃硬度為6。
由于硬度最高,金剛石的切削和加工必須使用金剛石粉或激光（比如532nm或者1064nm波長激光）來進行。金剛石的密度為3.52g/cm3，折射率為2.417（在500納米光波下），色散率為0.044。
2021年8月，新型非晶材料（AM-III）在燕山大學亞穩材料制備技術與科學實驗室成功合成。據專家介紹，AM-III密度與金剛石相當，維氏硬度HV高達113 GPa，可劃傷單晶金剛石。
顏色
金剛石有各種顏色，從無色到黑色都有，以無色的為特佳。它們可以是透明的，也可以是半透明或不透明。許多金剛石帶些黃色，這主要是由于金剛石中含有雜質。 金剛石的折射率非常高，色散性能也很強，這就是金剛石為什么會反射出五彩繽紛閃光的原因。金剛石在X射線照射下會發出藍綠色熒光。金剛石原生礦僅產出于金伯利巖筒或少數鉀鎂煌斑巖中。金伯利巖等是它們的母巖，其他地方的金剛石都是被河流、冰川等搬運過去的。金剛石一般為粒狀。如果將金剛石加熱到1000℃時，它會緩慢地變成石墨。
引用亞洲寶石協會（GIG）報告：金剛石的化學成分為C，與石墨同是碳的同質多象變體。在礦物化學組成中，總含有Si、Mg、Al、Ca、Mn、Ni等元素，并常含有Na、B、Cu、Fe、Co、Cr、Ti、N等雜質元素，以及碳水化合物。
金剛石礦物晶體構造屬等軸晶系同極鍵四面體型構造。碳原子位于四面體的角頂及中心，具有高度的對稱性。單位晶胞中碳原子間以同極鍵相連結，距離為154pm。常見晶形有八面體、菱形十二面體、立方體、四面體和六八面體等。
金剛石的絕對硬度是剛玉的4倍，石英的8倍。詳細絕對硬度如下：
金剛石：10000-2500
剛玉：2500-2100
石英：1550-1200。
礦物性脆，貝殼狀或參差狀斷口，在不大的沖擊力下會沿晶體解理面裂開，具有平行八面體的中等或完全解理，平行十二面體的不完全解理。礦物質純，密度一般為3470-3560kg/m3。金剛石的顏色取決于純凈程度、所含雜質元素的種類和含量，極純凈者無色，一般多呈不同程度的黃、褐、灰、綠、藍、乳白和紫色等；純凈者透明，含雜質的半透明或不透明；在陰極射線、X射線和紫外線下，會發出不同的綠色、天藍、紫色、黃綠色等色的熒光；在日光曝曬后至暗室內發淡青藍色磷光；金剛光澤，少數油脂或金屬光澤，高折射率，一般為2.40-2.48。