I diamanti sono classificati in singoli cristalli, cristalli aggregati e policristalli in base alla loro struttura interna. Nella comunità scientifica dei materiali cinesi, i termini "policristalli, cristalli aggregati e microcristalli" sono usati vagamente. I policristalli si riferiscono a singoli cristalli. Sebbene i cristalli aggregati siano anche un tipo di policristallo, si riferiscono principalmente a diversi singoli cristalli legati attraverso il legame chimico, mentre i policristalli in senso convenzionale si riferiscono a singoli cristalli fisicamente legati. I microcristalli si riferiscono a una struttura speciale di cristalli aggregati in cui le dimensioni geometriche delle regioni cristalline sono estremamente piccole, generalmente nell'intervallo di micrometro.
I cristalli singoli diamanti sono generalmente classificati in base alle loro proprietà ottiche. I diamanti sono in genere classificati in tipo I e tipo II. La presenza di azoto e boro come impurità all'interno dei cristalli di diamante distingue tra il tipo I e il tipo II. Ad esempio, i diamanti di tipo I contengono impurità di azoto. Le impurità di azoto sono ampiamente presenti nei diamanti naturali e sintetici e influenzano significativamente le loro proprietà fisiche e chimiche. I diamanti contenenti impurità di azoto sono ulteriormente divisi in tipo IAA, contenenti coppie di azoto; Tipo IAB, contenente quattro atomi di azoto cluster; e tipo IB, contenente azoto libero.
I diamanti sintetizzati ad alta pressione e ad alta temperatura non sono in genere soggetti a misure di denitrificazione durante il carico, con conseguente tonalità leggermente verde a giallastra. Questi diamanti sono diamanti di tipo IB. I diamanti di tipo IIA sono privi di azoto e contengono livelli relativamente bassi di azoto e altre impurità. Grazie alla loro eccellente conduttività termica, i diamanti di tipo IIA sono utilizzati principalmente nei dispositivi a microonde a stato solido e nei dissipatori di calore. I diamanti di tipo IIA a grana grande possono essere prodotti artificialmente e offrono un metodo economico per legare i diamanti ad altri materiali.
I diamanti di tipo IIB hanno le stesse proprietà ottiche dei diamanti di tipo IIA. Circa un millesimo di diamanti di tipo II sono di tipo IIB, che mostrano proprietà dei semiconduttori. I diamanti di tipo IIB hanno un ampio gap di banda e sono resistenti alle alte temperature. La loro eccellente dissipazione del calore, resistenza meccanica e resistenza alla corrosione consentono loro di operare in condizioni difficili.