Element ogljik je nekovinski material, ki vsebuje šest elektronov. Oglje, oblika ogljika, se uporablja že od prazgodovine. Ime ogljik izvira iz latinske besede carbo, kar pomeni oglje. Ogljik lahko najdemo v organskih materialih, kot so rastline in živali, ter v anorganskih materialih, kot so minerali in rude. Elementarni ogljik se nanaša na anorganske oblike ogljika, ki jih najdemo v kristalnih in amorfnih oblikah.
Kristalne oblike imajo elementarne ogljikove atome, razporejene v pravilnem vzorcu, medtem ko atomi ogljika v amorfnih oblikah nimajo pravilnih vzorcev. Dve kristalni obliki elementarnega ogljika sta diamanti in grafit. Diamantno kristalno strukturo tvori vsak atom ogljika, ki ustvari kovalentno vez, tako da si par elektronov deli s štirimi drugimi ogljikovimi atomi. Kovalentne vezi so najmočnejše kemične vezi, ki jih pozna človeštvo. Diamanti so najtrše znane snovi in najmanj hlapne s tališčem 6,242 °F (3,550 °C).
Kristalno strukturo grafita tvorijo ogljikovi atomi, ki ustvarjajo tesne heksagonalne vezi z drugimi atomi v isti ravnini in ohlapnejšo vez med atomi v različnih ravninah. Ohlapna vez med ravninami naredi grafit zelo mehak in omogoča uporabo grafita kot maziva. Za razliko od diamantov je grafit dober električni prevodnik.
Pred letom 1955 so vsi diamanti izvirali iz naravnih nahajališč. Leta 1955 so laboratorijska testiranja dokazala, da bi uporaba visokega tlaka in temperature na grafit v prisotnosti katalizatorja lahko ustvarila sintetične diamante. Sintetični diamanti se večinoma uporabljajo za industrijske namene.
Amorfni ogljik nastane, ko material, ki vsebuje ogljik, zgori brez dovolj kisika, da bi omogočil popolno zgorevanje. Nastali črni ogljik se lahko uporablja za ustvarjanje jeder baterij s suhimi celicami, črnil, barv in je kritičen element pri proizvodnji izdelkov iz gume. Črni ogljik je tudi stranski produkt gozdnih požarov in nezadostnega zgorevanja goriv v avtomobilih, proizvodnih obratih in proizvodnji električne energije na osnovi premoga. Dizelsko gorivo med zgorevanjem ustvari več črnega ogljika kot bencin. Črni ogljik lahko povzroči zdravstvene in okoljske težave.
Fini delci, ki lahko povzročijo zdravstvene težave, so amorfni elementarni ogljik. Astma in kronični bronhitis sta povezana s črnim ogljikom in obstaja nekaj dokazov, da lahko črni ogljik ali saje povečata tveganje za emfizem in pljučni rak. Črni ogljik je tudi dejavnik podnebnih sprememb. Ker črni ogljik ostane v ozračju več tednov in ne stoletje kot ogljikov dioksid, se zmanjševanje emisij črnega ogljika šteje za enega najhitrejših načinov za morebitno zmanjšanje učinkov globalnih podnebnih sprememb.