石墨的广泛用途，与石墨的内部结构密切相关。石墨是一种结晶碳，具有六方层状结构，层间力小，间隙大，易滑移。此外，石墨结构中的每个碳原子与另一个碳原子形成三个共价键，每个原始碳原子仍然持有一个自由电子来传输电荷。所以石墨是导电的。热导率取决于自由电子运动的强度。
耐高温石墨的强度随温度升高而增加，在2000时，石墨的强度增加一倍。导电性和导热性石墨的导电性比普通非金属矿物高100倍以上。导热系数超过钢、铁、铅等金属材料。热导率随着温度的升高而降低，即使在极高的温度下石墨也会变成绝缘体。润滑性取决于石墨薄片的大小，薄片越大，摩擦系数越小，润滑性能越好。化学稳定性和耐酸、碱和有机溶剂腐蚀。它具有良好的塑性和韧性以及抗热震性。在常温下使用时，能承受急剧的温度变化，而不会出现温度骤变或损坏。
根据鳞片大小的不同，鳞片石墨可分为巨鳞片石墨、大鳞片石墨、中鳞片石墨和小鳞片石墨四大类。石墨的结晶度和鳞片的大小不同，理化性质和应用领域也有差异，以往鳞片越大，石墨的价值越高。