เพชรมีเนื้อส่วนประกอบเป็นธาตุถ่านหรือคาร์บอน (C) ผลึกมีแกน 3 แกนจัดอยู่ใน ระบบไอโซเมตริก ที่พบมากที่สุดคือ แบบออกตะฮีดรอน (Octahedron) มี หน้าผลึกแปดหน้า เพชรมีความแข็ง 10 แข็งกว่า แร่อื่นๆ ทุกชนิดที่เกิด ตามธรรมชาติ เป็นความแข็งในอันดับสูงสุด ตาม สเกลเปรียบเทียบมาตรฐาน ของโมหส์ เพชรมีความคงทนต่อการตัดเท่ากับ 140 เท่าของ พลอยตระกูลคอรันดัม อย่างไรก็ตาม ความแข็งของเพชร จะไม่เท่ากัน ในแต่ละ หน้าผลึกของเพชรเอง และยังแตกต่างกัน ในแต่ละบริเวณที่พบเพชรอีกด้วย เพชรที่พบในแหล่งหนึ่ง อาจขูดขีด เพชรที่พบในอีกแหล่งหนึ่งให้เป็นรอยได้

้

คุณสมบัติอีกอย่างหนึ่งคือเพชรมีแนวแตกเรียบ (Cleavage) ที่สมบูรณ์สี่ทิศทาง (Octahedral cleavage) แนวแตก ดังกล่าวจะเป็นรอยที่เพชรแตกออกได้ง่ายที่สุด ซึ่งจะมีส่วนช่วย ในการตัด และเจียระไนเพชรให้มีสัดส่วน และขนาด ตามต้องการสะดวกขึ้น ในทางกลับกันจะต้องระมัดระวัง เป็นพิเศษเช่นกัน หากไม่ต้องการให้เพชรแตกตามแนวรอยแยก ดังกล่าว และจะก่อให้เกิดตำหนิภายในเพชรได้

เพชรมีได้หลายสี ตั้งแต่ชนิดที่ใสบริสุทธิ์ไม่มีสี ไปจนกระทั่งดำ ซึ่งเรียก คาร์บอนาโด หรือ คาร์บอน (Carbonado or carbons) อาจมีสีเหลือง น้ำตาล เขียว น้ำเงิน แดง และชมพู เพชรชนิดที่มีสีต่างๆ ดังกล่าวนี้ ปกติเรียกรวมกลุ่มว่า สีแฟนซี (Fancy colours) ชนิดที่มีสีเข้มและสวยจริงๆ นั้นค่อนข้างหายาก

ปกติวงการเพชรพลอยถือว่าเพชรน้ำดีจริงๆ นั้นจะใสบริสุทธิ์ ไร้สี ไร้มลทิน ชนิดที่มีสีอมฟ้า ดังที่เรียกกันว่า "สีน้ำมันก๊าด" ความจริงไม่ใช่เพชรสีฟ้า ดังความหมาย หากแต่เป็นเพชรไม่มีสี ที่เห็นสีฟ้าปนเกิดขึ้น เนื่องจาก การเรืองแสงโดยรังสีเหนือม่วงที่มีอยู่ในแสงแดด ถ้าเป็นเพชรที่มีสีฟ้าจริงๆ จะจัดรวมอยู่ในกลุ่มสีแฟนซี เพชรสีออกอมฟ้าชนิดไม่มีตำหนิ เนื้อใสสะอาดจัดเป็นเพชรน้ำหนึ่ง (First of purest water) มีราคาสูงกว่าเพชรอื่นใดทั้งหมด อย่างไรก็ตาม บางตำรากล่าวว่า เพชรชนิดที่มีสีชมพูหรือน้ำเงิน แม้จะออกสีดังกล่าวเพียงเล็กน้อย ก็จะมีราคาแพงกว่า เพชรสีขาวบริสุทธิ์ แต่ถ้ามีสีออกเหลือง ก็จะมีราคาต่ำกว่าสีขาว

เพชรมีความวาวสูง ปกติหากยังไม่มีการตัดขัดและเจียระไน จะไม่เห็นเพชรมีความโปร่งใสมากและมีการสะท้อนแสงที่ดี เป็นคุณสมบัติพิเศษ อีกอย่างหนึ่ง ซึ่งรัตนชาติ โดยทั่วไปหรือแก้วที่มีความโปร่งใสสูง จะมีการสะท้อนแสง ไม่ดีเท่าที่ควรและน้อยกว่าเพชร ค่าของความโปร่งใส (Degree of transparency) เป็นคุณสมบัติที่เรียกกันว่า "น้ำ" (Water of a diamond) น้ำของเพชรจึงขึ้นอยู่กับความใสขุ่นของเพชร ซึ่งเป็นตัวกำหนดอย่างหนึ่ง ที่ทำให้เพชรมีราคาแตกต่างกันได้มาก ในวงการค้า "น้ำ" (clarity) จะหมายรวมทั้งตำหนิที่มีอยู่ด้วย ทั้งตำหนิที่พบเห็นภายนอก และตำหนิภายในเนื้อเพชร

ค่าดัชนีหักเห (Refractive index) ของเพชรมีเพียงค่าเดียว โดยทั่วไปมีค่าประมาณ 2.417-2.419 ซึ่งจะเป็นได้ว่าการที่เพชร มีค่าดัชนีหักเหสูง จึงเป็นคุณสมบัติอย่างหนึ่งที่ทำให้เพชรมีความวาว มีการหักเหและสะท้อนกลับของแสงจากภายในเนื้อเพชรได้ดี เกิด "ไฟ" (Fire) ดีมีประกายสดใส (Brilliancy) เพชรมีคุณสมบัติของการกระจายแสง (Dispersion) สูงมาก จึงเห็นเพชรมีไฟได้ง่ายชัดเจน เพชรจะมีไฟดีที่สุดได้จะต้องได้รับการเจียระไนที่ถูกต้อง ตามสัดส่วนอย่างสมบูรณ์แบบ และให้เข้ากับหลักการทางแสงด้วย ความสวยงามของเพชรโดยแท้จริงแล้วขึ้นอยู่กับ"ไฟ" และ "น้ำ" เป็นส่วนใหญ่

เพชรที่มีคุณสมบัติของการนำพาความร้อนได้ดี มีค่าของการนำพาความร้อน (Thermal conductivity) สูงกว่ารัตนชาติชนิดอื่นๆ จึงทำให้เพชรมีความเย็นเมื่อสัมผัส รู้สึกอุ่นเร็วเมื่อสวมใส่ มีค่าความถ่วงจำเพาะ(น้ำหนัก) 3.47-3.55 อาจแตกต่างกันออกไปได้เล็กน้อย ตามมลทิน (Inclusions) ที่ปะปนอยู่ภายในเนื้อเพชรหรือตามสีนั่นเอง

ตำหนิหรือมลทินในเพชรมีหลายชนิด มลทินชนิดสีดำเป็นจะเป็นมลทินคาร์บอน (C) เรียกจุดคาร์บอน (Carbon spots) บ้างก็เรียก "ไฝ" นอกจากนี้ อาจมีมลทินของแร่โอลิวีน (Olivine) แร่ตระกูลการ์เนต (Garnet) แร่ไดออปไซด์ (Diopside) เอนสตาไทต์ (Enstatite) แร่ตระกูลซัลไฟด์ เช่น พิร์โรไทต์ (Pyrrhotite) เพนต์แลนไดต์ (Pentlandite) ไพไรต์ (Pyrite) มลทินของแร่อิลเมไนต์ (ilmenite) รูไทล์ (Rutile) บรอนไซต์ (Bronzite) และสปิเนล (Spinel) เป็นต้น ธาตุร่องรอย (Trace elements) ที่พบในเนื้อเพชร ปกติเป็นธาตไนโตรเจน อะลูมิเนียม และ โบรอน อาจมีธาตุอื่นๆ ได้ เช่น ซิลิกอน แคลเซียม เหล็ก ทองแดง แมกนีเซียม แบเรียม และโครเมียม ธาตุไนโตรเจน และอะลูมิเนียม ในโครงสร้างอะตอม ของเพชร จะมีผลต่อคุณสมบัติทางแสง เช่น หากจำนวนไนโตรเจนมีเล็กน้อย และกระจายตัวทั่วโครงสร้างของผลึก จะทำให้เพชรดูดแสง ช่วงกลุ่มสีน้ำเงินเกิดสีเหลืองปรากฎ ทำให้เพชรเหลือง ถ้าหากมีไนโตรเจนมากข้นจะทำให้เกิดสีอมเขียว เป็นต้น

เพชรเรืองแสงภายใต้รังสีเหนือม่วงชนิดช่วงคลื่นยาว (Long wave ultra-violet rays, 3650 A) สีที่เกิดจากการเรืองแสงอาจเป็นสีน้เงิน (หรือสีฟ้า) ม่วง เขียว เหลือง และส้ม ชนิดที่เรืองแสงออกแดงพบได้บางครั้ง เพชรที่เรืองแสงสีน้ำเงินหรือสีท้องฟ้าพบมากที่สุด ชนิดที่เรืองแสงสีฟ้า และสีม่วง หลังจากผ่านรังสีเหนือม่วงแล้ว นำไปวางไว้นที่มืด จะมีคุณสมบัติของการเรืองแสง (Phosphorescence) ได้อีก โดยมีสีออกเหลือง และเขียว ส่วนรังสีเหนือม่วงชนิดคลื่นสั้น (Short wave ultra-violet rays, 2537 A) ให้ผลการเรืองแสงคล้ายชนิดช่วงคลื่นยาว แต่สีที่เห็น อ่อนกว่ามาก จนบางครั้งไม่สามารถสังเกตเห็นได้

คุณค่าของเพชร ขึ้นอยู่กับ

1. CARAT น้ำหนัก ขนาดของเพชรยิ่งโตราคายิ่งสูงขึ้น น้ำหนักเพชรใช้วัดเป็น carat ซึ่งน้ำหนัก 1 carat เท่ากับ 0.200 กรัม (200 มิลลิกรัม หรือ 1/5 กรัม) 1กรัม เท่ากับ 5 carat
2. COLOUR สี เกิดขึ้นจากการรวมตัวของธาตุต่างๆ ที่ซับซ้อนทางเคมี สีของเพชรมีทุกสีเช่น เหลืองเข้ม เกิดเพราะมีธาตุเหล็กอ็อกไซด์มาก เขียวอ่อน น้ำตาลเข้ม ชมพู ฟ้าอ่อน แดง ดำ ฯลฯ ซึ่งสีที่นิยม และมีค่ามากได้แก่สีที่ไม่มีสีอื่นเจือปน (colorless) สีส้มเคยเป็นสีที่นิยมในอาฟริกา ส่วนสีอื่นๆ ค่อนข้างหายาก สาเหตุของความแตกต่างของสีจึงมีการแบ่งสี (grading) ของเพชร ตามมาตรฐานนิยมดังนี้ 
3. CLARITY ความบริสุทธิ์ เพชรธรรมชาติแท้ๆ จะต้องไม่บริสุทธิ์ 100 เปอร์เซนต์ ถ้าดูด้วยกล้องขยาย 1,000 เท่า จะมองเห็นสายเส้นเล็กๆ หรือจุดเล็ก ๆ ซึ่งแสดงถึงความไม่บริสุทธิ์ของเพชรธรรมชาติ แต่ถ้าดูด้วยกล้องขยาย 10 เท่า จะมองไม่เห็นตำหนิดังกล่าว ถ้าส่องด้วยกล้องขยาย 1,000 เท่า แล้วไม่พบตำหนินั้นแสดงถึงเพชรเม็ดนั้นไม่ใช่ธรรมชาติที่แท้จริง
4. CUTTING การเจียระไน การเจียระไนมีความสำคัญต่อเพชรมาก ถ้าฝีมือในการเจียระไนสวยจะทำให้เพชรมีประกายสวยขึ้น ราคาก็สูงขึ้น

"เมื่อตั้งภัทรกัลป ยังมีอสูรตนหนึ่งชื่อ มหาพลอสูร มีตะบะกิจอันอุกฤษ์คิดจะไว้เกียรติยศปรากฎในแผ่นดินสิ้นกัลปวสาน อสูรนั้นจึงตั้งพิธีอดอาหาร ครั้นพอครบ 7 วันก็สิ้นชีวิต เทวดาทั้งหลาย จึงนำกระดูกร่างกายอสูรนั้นไปเรียงราย ฝังไว้ ทุกแห่ง ก็บังเกิดเป็นเพชรรัตน์"

ผลึกของเพชรที่ได้จึงเป็นถ่าน (ซึ่งเป็นธาตุเดียวกับถ่านหุงต้ม) นั่นเป็นเรื่องเล่าไม่มีข้อพิสูจน์ แต่ในทางวิทยาศาสตร์ เพชรเกิดจาก ธาตุคาร์บอน (ธาตุถ่านนั่นเอง) เกือบบริสุทธิ์ประมาณ 99.99% ซึ่งถูกทับถมอยู่ใต้ผิวโลกเป็นเวลานาน ด้วยแรงกดกว่า 3,000 ตัน มีความร้อน 2,500-6,000 องศาเซลเซียส เมื่อเผาไฟจะเกิดการเผาไหมืให้แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์เหมือนเผาถ่าน ต่างกันที่เพชรจะติดไฟด้วยความร้อนสูง

แหล่งกำเนิด

อินเดีย มีการขุดเพชรมากกว่า 2,000 ปีมาแล้ว ถือเป็นประเทศแรกที่พบเพชร เพชรที่อินเดียมีคุณภาพสูง เม็ดใหญ่ และมีจำนวนมาก เพชรที่มีชื่อเสียงของโลกกว่าครึ่งมาจากประเทศอินเดีย

บราซิล เป็นประเทศรองจากอินเดียที่พบเพชร แต่เพชรที่นี่ไม่สวยเท่ากับอินเดีย เม็ดเล็ก ส่วนใหญ่ใช้ในวงการอุตสาหกรรม ขณะนี้มีประมาณน้อยแล้ว

อาฟริกา เมื่อเพชรที่บราซิลเริ่มน้อยลงก็พบเหมืองเพชรใหม่เมื่อ ค.ศ. 1867 ที่อาฟริกาซึ่งมีคุณภาพสูง สวยงาม และมีเม็ดใหญ่ ๆ และมีปริมาณมาก
รัสเซีย ในปี ค.ศ. 1970 มีการขุดเพชรที่รัสเซีย เพชรที่รัสเซียมีปริมาณมากกว่าอาฟริกา แต่เนื่องจากความเป็นประเทศในโลกที่สาม จึงไม่เป็นที่สนใจนัก
นอกจากนี้ยังมีพบที่ จีน อินโดนีเซีย ออสเตรเลีย ไทย

การทำเหมืองเพชร

เพชรที่ถูกทับถมอยู่ใต้ผิวโลกหลายพันฟุต แต่บางครั้งก็มีการขุด ได้จากผิวโลกชั้นนอก หรือพบได้จากก้นทะเล หรือตามม่น้ำ ทั้งนี้ เพราะแผ่นดินเกิดการเปลี่ยนแปลงตลอดมาเป็นเวลานาน เช่น ภูเขาไฟระเบิด พ่นแร่ธาตุต่าง ๆ จากส่วนลึกของผิวโลกขึ้นมา แล้วได้ไหลเท ลงสู่ที่ราบแม่น้ำ ฯลฯ และด้วยสาเหตุ การเปลี่ยนแปลง ของเปลือกโลกนี้ทำให้เพชรซึ่งอยู่ลึกหลาย ๆ ไมล์ ถูกดันออกมา สู่ตามที่ต่าง ๆ บริเวณที่มีภูเขาไฟระเบิด มักจะเป็นที่ขุดพบเพชรอยู่เสมอ ๆ เหมืองเพชรต้องเป็น อุตสาหกรรมใหญ่ ลงทุนมากเพื่อขุดเพชร โดยจะต้องเจาะพื้น ให้ถึงชั้นหินซึ่งอยู่หลายร้อยฟุต แล้วกะเทาะหินแร่ ที่ขุดขึ้นมาเป็นตัน ๆ นำมาร่อนหาเพชร ที่ติดแน่นอยู่กับหิน หรือทราย ซึ่งจะต้องเป็นผู้เชี่ยวชาญ จึงสามารถแยกได้ว่า จะมีเพชรหรือไม่ มากน้อยเพียงไร เมื่อแยกเพชรออกแล้ว ต้องมาคัดเพชรแล้วนำมาเจียระไนก่อน ซึ่งกว่าจะได้เพชรสักเม็ด ต้องใช้เวลานานส่วนใหญ่จะพบเม็ดเล็กๆ และนี่คือสาเหตุหนึ่ง ที่ทำให้เพชรมีราคาสูง เพชรที่ใหญ่ที่สุดในโลกมีชื่อว่า "STAR OF AFRICA" หนัก 3,100 กะรัต พบที่อาฟริกา ในปี ค.ศ. 1905

ประวัติการเจียระไน อินเดียเป็นชาติแรกที่รู้จักการเจียระไนเพชร แต่ไม่มีชื่อในเรื่องความสวยงาม เพราะอินเดียนิยมเจียรโดยคำนึงถึงว่าให้ได้เนื้อเพชรมากๆ โดยไม่คำนึงถึงความสวยงามนัก ในคริสศตวรรษที่ 15 ชาวฮอลันดาเริ่มการเจียระไนเพชร ให้มีรูปร่างแน่นอน และมีหลายรูปร่างขึ้น ในคริสศตวรรษที่ 17 นายจูล มาซาแรง พระคาร์ดินาลองค์หนึ่งในฝรั่งเศสได้ออกแบบการเจียระไนขึ้นเรียกว่า ROSE CUT ซึ่งสวยงามให้เหลี่ยมและรูปร่างดีขึ้น ต่อมา VINEENTI PERUZZI ชาวเวนิสเป็นผู้ออกแบบ BRILLIANT CUT นับว่าเป็นครั้งแรกที่ทำให้นักเจียระไนชาวโลกได้เป็นไฟ และประกายที่แวววาวที่สวยงามของเพชรเป็นครั้งแรก แต่รูปทรงยังไม่ดีนัก ต่อมาจึงมีการปรับปรุงอีก

แหล่งเจียระไนที่มีชื่อได้แก่ เบลเยี่ยม, ฮอลันดา, นิวยอร์ค, ลอนดอน, อิสราเอล, อินเดีย เพชรที่เจียระไนแล้วต้องมาเลือกคุณภาพเป็นขั้นๆ ตั้งแต่ขั้นดีถึงพอใช้ แบ่งออกเป็น 2,500 ขั้น ราคาของเพชรแต่ละเกรดจึงแตกต่างกัน การเจียระไนได้มีวิวัฒนาการเรื่อยมาทำให้เพชรที่เจียระไนรุ่นใหม่มีคุณภาพดีกว่าการเจียรรุ่นเก่า ราคาเพชรใหม่จึงมีราคาสูงกว่าราคาเพชรเก่า ในสมัยก่อนการเจียระไนเพชรนิยมแค่ 10 กว่าเหลี่ยม ต่อมาวิวัฒนาการจนถึงสามารถเจียระไนได้ 144 เหลี่ยม ซึ่งเหลี่ยมมากก็จะมีผลให้เพชรมีแสงสะท้อนแรงและแวววาวมากขึ้น รูปทรงก็สวยขึ้น ปัจจุบันการเจียระไนเพชรที่นิยมใช้คือ การเจียรเหลี่ยมเกษร (ROUND BRILLIANT CUT) ซึ่งมี 58 เหลี่ยม