钻石的形成需要高温高压条件。大约需要华氏 2500 度和每平方英寸 82.5 万磅的压力才能形成未加工的钻石。这些极端条件自然存在于地球表面以下约 100 英里处。钻石形成的深度超过约 150 千米，但仍有可能在约 1500 千米的深处形成。
钻石通常与金伯利岩有关，当金伯利岩处于岩浆状态时，钻石就会在那里结晶。金伯利岩在二氧化碳的超压作用下向上移动时，钻石也随之移动。钻石被喷射到地球表面附近后，可以留在金伯利岩喷发处，也可以通过自然侵蚀过程分布到河流和海洋附近的冲积层中。
合成钻石也可以通过高压高温（HPHT）制造技术制造出来。使用的基本工艺有三种：带式压机、立方压机和分球（BARS）压机。每种工艺都旨在创造一个极高的压力和温度环境，让钻石在其中生长。将一颗小的金刚石种子放入碳中，在这些条件下促进金刚石的生长。
例如，带式压机利用上下铁砧产生每平方英寸 150 万磅以上的压力和 2000 摄氏度以上的温度。在这种环境下，纯碳熔化并开始在起始种子周围形成金刚石。不过，应该指出的是，目前生产的大多数人造钻石都不是宝石级的，主要用于工业用途。
人们还努力在更低的温度和压力下合成钻石。1953 年，利用含碳气体的热分解，在约 900 摄氏度的温度下，天然钻石籽晶表面实现了钻石生长。这一技术早于通用电气公司于 1955 年开发的高压高温（HPHT）方法。
在实验室条件下，可使用从零维（0-D）到三维（3-D）结构的各种碳源合成钻石。碳源的选择决定了所使用的合成方法，从高压合成到化学气相沉积（CVD），不一而足。值得注意的是，实验室合成金刚石的特性与天然单晶金刚石几乎完全相同。
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