अधिकांश प्राकृतिक हीरे पृथ्वी के मेंटल में क्रिस्टलीकृत होते हैं जहाँ कार्बन-युक्त तरल पदार्थ या पिघल सही दबाव, तापमान और ऑक्सीजन-हीन रासायनिक परिस्थितियों के संयोजन से मिलते हैं। प्राचीन महाद्वीपों की ठंडी, मोटी जड़ों में, कार्बन हीरे के स्थिरता क्षेत्र में प्रवेश कर सकता है और खुद को कठोर घनाकार जाल में व्यवस्थित कर सकता है जो हीरे की पहचान देता है।

अधिकांश रत्नीय हीरे लिथोस्फेरिक हीरे होते हैं, जो सतह से लगभग 150–250 किमी नीचे क्रैटोनिक मेंटल कील में बनते हैं। एक छोटा लेकिन वैज्ञानिक दृष्टि से महत्वपूर्ण समूह, जिसे सुपरडीप हीरे कहा जाता है, बहुत गहरे, संक्रमण क्षेत्र और निचले मेंटल में बनता है। ये पत्थर उन क्षेत्रों से दुर्लभ संदेशवाहक हैं जिन्हें मनुष्य सीधे नमूना नहीं ले सकते।

हीरे की वृद्धि पेरिडोटिटिक या एक्लोगिटिक पर्यावरण में हो सकती है। सबडक्शन द्वारा लाए गए कार्बन-समृद्ध तरल पदार्थ, या मेंटल चट्टान के माध्यम से कार्बोनेट-युक्त पिघल के दौरान मेटासोमैटिज़्म, संतृप्त होकर हीरा उत्पन्न कर सकते हैं। इसलिए यह खनिज केवल एक रत्न नहीं है; यह पृथ्वी के आंतरिक हिस्से में कार्बन के स्थानांतरण का रिकॉर्ड है।

हीरे मुख्य रूप से दुर्लभ, ज्वलनशील-समृद्ध ज्वालामुखीय चट्टानों में सतह तक पहुंचते हैं जिन्हें किम्बर्लाइट्स कहा जाता है, और कुछ सेटिंग्स में लैम्प्रोइट्स। ये मैग्मा प्राचीन महाद्वीपीय क्षेत्रों के नीचे मेंटल स्रोतों को छूते हैं और तेजी से ऊर्ध्वाधर या गाजर के आकार के पाइपों के माध्यम से ऊपर उठते हैं। तेज आरोहण आवश्यक है: यदि परिवहन बहुत धीमा होता, तो हीरे अधिक संभावना रखते कि वे पुनः घुल जाएं, परिवर्तित हो जाएं या सतह तक पहुंचने से पहले अपनी भूवैज्ञानिक अखंडता खो दें।

कोई भी किम्बर्लाइट विस्फोट रिकॉर्ड की गई इतिहास में सीधे देखा नहीं गया है, इसलिए वैज्ञानिक उनके व्यवहार को पाइप, ब्रेचिया, ज्वालामुखीय बनावट, प्रयोग और मॉडलिंग से पुनर्निर्मित करते हैं। जो स्पष्ट है वह यह है कि हीरा-युक्त विस्फोट असामान्य, हिंसक और भूवैज्ञानिक रूप से तेज होते हैं।

कई हीरे असाधारण रूप से पुराने होते हैं, अक्सर 1–3.5 बिलियन वर्ष की सीमा में। उनकी आयु आमतौर पर अप्रत्यक्ष रूप से खनिज समावेशन की डेटिंग करके निर्धारित की जाती है, जैसे Rb–Sr, Sm–Nd या Re–Os सिस्टम का उपयोग करके। ये समावेशन हीरे के विकास के चरणों को प्रकट करते हैं जो मेंटल मेटासोमैटिज़्म, क्रैटन विकास और सबडक्शन-संबंधित कार्बन चक्रण से जुड़े होते हैं।

समावेशन ऐसे खनिजों को भी संरक्षित कर सकते हैं जो सतह पर अस्थिर होते हैं जब तक कि वे हीरे के अंदर सुरक्षित न हों। यह सुरक्षा हीरे को एक वैज्ञानिक कैप्सूल बनाती है, जो गहरे पृथ्वी के टुकड़ों को एक कठोर पारदर्शी खोल में सील करती है।

हीरे के प्रकार ट्रेस तत्वों, संरचनात्मक दोषों, विरूपण, विकिरण संपर्क, वृद्धि पर्यावरण और क्रिस्टल समूह द्वारा आकारित होते हैं। रत्नवैज्ञानिक नाइट्रोजन और बोरॉन सामग्री का वर्णन करने के लिए हीरे के प्रकार प्रणाली का उपयोग करते हैं, जबकि रंग ग्रेडिंग सामान्य-सीमा के रंगहीन से हल्के हीरों को फैंसी-रंगीन पत्थरों से अलग करती है।

सबसे दृश्य रूप से नाटकीय हीरे अक्सर केवल सरल अशुद्धियों के कारण नहीं बल्कि जाली में सटीक दोषों के कारण अपने रंग के होते हैं। नीले हीरे बोरॉन से जुड़े हैं; कई पीले हीरे नाइट्रोजन से; गुलाबी और लाल हीरे प्लास्टिक विरूपण से; हरे हीरे विकिरण-संबंधित रिक्ति केंद्रों से।

प्रयोगशाला में उगाए गए हीरे की रासायनिक संरचना और क्रिस्टल संरचना प्राकृतिक हीरों जैसी ही होती है: हीरे के जाल में व्यवस्थित कार्बन। अंतर मूल का है। प्राकृतिक हीरे पृथ्वी के मंटल में बढ़ते हैं; प्रयोगशाला में उगाए गए हीरे नियंत्रित तकनीकी वातावरण में क्रिस्टलीकृत होते हैं।

दो प्रमुख विकास विधियां प्रबल हैं। HPHT विकास उच्च दबाव और उच्च तापमान का उपयोग करता है ताकि कार्बन से हीरे को क्रिस्टलीकृत किया जा सके, जो मंटल स्थिरता के पहलुओं की नकल करता है। CVD विकास कार्बन-धारक गैस, आमतौर पर मीथेन और हाइड्रोजन प्लाज्मा, से कार्बन को परमाणु दर परमाणु हीरे के बीज प्लेटों पर जमा करता है।