Carbono grafito tiene una celda unidad que no ilustra bien la naturaleza de esta estructura que está formada por capas de carbono.
Cada átomo de carbono se encuentra unido a otros tres átomos de carbono, en un entorno triangular plano. Para ello utiliza orbitales sp2.
Se generan anillos hexagonales que acoplados forman capas de átomos de carbono. Además de los enlaces sencillos C-C por solapamiento de orbitales sp2, cada carbono dispone de un orbital π, perpendicular a la capa.
Las capas así formadas se empaquetan unidas por fuerzas de Van der Waals. Las capas alternas se encuentran eclipsadas tal como muestra la figura.
La deslocalización electrónica dentro de una capa hace que el grafito sea un conductor eléctrico.