Doğal elmas yerin yaklaşık 150-160 km altında, Dünya’nın manto tabakasında oluşur. Elmasın oluştuğu ortamda sıcaklık 1000°C’yi aşabilir. santimetrekareye düşen basınç ise 49 atm gibi hayli yüksek değerlere ulaşabilir. Doğadaki en sert madde olan elmasta, karbon atomları birbirine düzgün dörtyüzlü biçiminde, kovalent bağlarla bağlanır. Zaman zaman, elmasların kaynağının kömür olduğunu yani kömürün dönüşmesiyle oluştuğunu duymuş olabilirsiniz, ancak bu doğru değil. Elmasların en az 990 milyon yıl önce oluştuğu, pek çoğunun ise 3,2 milyar yıl kadar eski olduğu biliniyor. Bu, karada bitki oluşumunun başladığı yaklaşık 500 milyon yıldan öncesi demek. Kömürün kaynağının bitkiler olduğu düşünüldüğünde elmasların kömürden oluşmadığı açıktır. Ayrıca kömüre yerin 3-3,5 km derinliğinden sonra neredeyse hiç rastlanmaz. Yani elmasların oluştuğu yerde kömür bulunmaz. Elmaslar oluştukları bu derin yerlerden yeryüzüne volkanik patlamalarla ulaşır.

Elmasın kristal yapısını gösteren aşağıdaki animasyonda karbon atomları siyah, aralarındaki bağlar ise gri renktedir. Her bir karbon atomu diğer dört karbon atomuyla düzgün dörtyüzlü oluşturacak şekilde kovalent bağ yapar.