Кристаллическая решётка графита устроена следующим образом: она состоит из параллельных слоёв (базисных плоскостей), образованных правильными шестиугольниками из атомов углерода. 2

Каждый атом углерода связан с тремя другими окружающими его атомами углерода прочной ковалентной связью. 1 Углеродные атомы каждого слоя расположены против центров шестиугольников, находящихся в соседних слоях (нижнем и верхнем). 2 Положение слоёв повторяется через один, а каждый слой сдвинут относительно другого в горизонтальном направлении на 0,1418 нм. 2

Известна также модификация с ромбоэдрической решёткой. 2 В её структуре положение плоских слоёв повторяется не через один слой, как в гексагональной модификации, а через два. 2 В природном графите содержание ромбоэдрической структуры доходит до 30%, в искусственно полученных графитах наблюдается только гексагональная. 2