Аллотропия углерода связана с тем, что атомы углерода могут образовывать различные структуры и связи друг с другом, в зависимости от условий окружающей среды и температуры. Например, в графите атомы углерода образуют слоистую структуру с плоскими слоями, в алмазе атомы углерода образуют трехмерную кристаллическую решетку, а в фуллеренах атомы углерода образуют полные сферические молекулы. Таким образом, различные формы аллотропического углерода имеют разную структуру и свойства.