Oι διάφορες μορφές άνθρακα που εμφανίζονται στη φύση, αποτελούν τους φυσικούς άνθρακες. Αυτοί είναι οι κρυσταλλικοί όπως το διαμάντι και ο γραφίτης, στους οποίους τα άτομα έχουν συγκεκριμένη διάταξη στο χώρο, αλλά και οι άμορφοι, όπως οι διάφοροι γαιάνθρακες στους οποίους τα άτομα έχουν τυχαίες θέσεις ενώ περιέχουν και προσμίξεις από άλλες ενώσεις.

Το διαμάντι είναι μια καθαρή μορφή άνθρακα και φυσικά, ένας πολύτιμος λίθος. Καθώς είναι το υλικό με τη μεγαλύτερη σκληρότητα (10 στην κλίμακα Mohs), χρησιμοποιείται στο κόψιμο του γυαλιού και στο τρύπημα πετρωμάτων.

Τα άτομα άνθρακα στο γραφίτη διατάσσονται διαφορετικά στο χώρο. Έτσι, ο γραφίτης είναι πολύ μαλακός (σκληρότητα 1,5 στην κλίμακα Mohs), μαύρος, καλός αγωγός της θερμότητας και του ηλεκτρισμού. Χρησιμοποιείται για την κατασκευή ηλεκτροδίων στις μπαταρίες και με την προσθήκη αργίλου στα γνωστά μαύρα μολύβια.

'Αμορφοι άνθρακες είναι ο ανθρακίτης με περιεκτικότητα 85-98% w/w σε άνθρακα, ο λιθάνθρακας (75-90%), ο λιγνίτης (65-75%) και η τύρφη (< 65%). Οι άμορφοι άνθρακες ονομάζονται και γαιάνθρακες. Εξορύσσονται από το υπέδαφος και χρησιμοποιούνται κυρίως σαν στερεά καύσιμα.

Οι γαιάνθρακες σχηματίσθηκαν πριν από εκατομμύρια χρόνια, όταν καταπλακώθηκαν δάση και τα φυτικά υλικά βρέθηκαν σε περιβάλλον υψηλών πιέσεων και θερμοκρασιών.

Ο άνθρωπος έχει κατασκευάσει και τεχνητούς άνθρακες. Αυτοί είναι το κωκ, ο ενεργός άνθρακας, ο ζωικός άνθρακας και τα ξυλοκάρβουνα. Το κωκ χρησιμοποιείται σαν καύσιμο και στη μεταλλουργία. Ο ενεργός και ο ζωικός άνθρακας παράγονται από απανθράκωση ξύλου και ζωικών υλικών (κόκκαλα, αίμα) αντίστοιχα και χρησιμοποιούνται σαν προσροφητικά για την απομάκρυνση ακαθαρσιών από διαλύματα, όπως στα φίλτρα νερού.