Większość naturalnych diamentów krystalizuje w płaszczu Ziemi, gdzie płyny lub stopione substancje zawierające węgiel spotykają odpowiednie warunki ciśnienia, temperatury i ubogiego w tlen środowiska chemicznego. W chłodnych, grubych korzeniach starożytnych kontynentów węgiel może wejść w pole stabilności diamentu i ułożyć się w sztywną sieć sześcienną, która nadaje diamentowi jego tożsamość.

Większość diamentów jubilerskich to diamenty litosferyczne, powstałe na głębokości około 150–250 km pod powierzchnią w korzeniach płaszcza kratonowego. Mniejsza, ale naukowo ważna grupa, znana jako diamenty supergłębokie, tworzy się znacznie głębiej, w strefie przejściowej i dolnym płaszczu. Te kamienie są rzadkimi posłańcami z obszarów, których ludzie nie mogą bezpośrednio badać.

Wzrost diamentu może zachodzić w środowiskach perydotytowych lub eklogitowych. Płyny bogate w węgiel wprowadzone przez subdukcję lub stopione węglany przemieszczające się przez skały płaszcza podczas metasomatozy mogą osiągnąć nasycenie i wytrącić diament. Minerał ten jest więc nie tylko kamieniem szlachetnym; stanowi zapis transferu węgla przez wnętrze Ziemi.

Diamenty docierają na powierzchnię głównie w rzadkich, bogatych w lotne związki skałach wulkanicznych zwanych kimberlitami, a w niektórych warunkach lamproitami. Magmy te czerpią z płaszczowych źródeł pod starożytnymi obszarami kontynentalnymi i szybko wznoszą się przez pionowe lub kształtem przypominające marchewki kominy. Szybki wzlot jest niezbędny: gdyby transport był zbyt wolny, diamenty miałyby większe szanse na rozpuszczenie, zmianę lub utratę integralności geologicznej przed dotarciem do płytszych poziomów.

W historii nie zaobserwowano bezpośrednio erupcji kimberlitów, więc naukowcy rekonstruują ich zachowanie na podstawie kominów, brekcji, tekstur wulkanicznych, eksperymentów i modeli. Wiadomo, że erupcje zawierające diamenty są rzadkie, gwałtowne i geologicznie szybkie.

Wiele diamentów jest niezwykle starych, często w przedziale 1–3,5 miliarda lat. Ich wiek jest zwykle określany pośrednio przez datowanie inkluzji mineralnych za pomocą systemów takich jak Rb–Sr, Sm–Nd lub Re–Os. Te inkluzje ujawniają epizody wzrostu diamentów związane z metasomatyzmem płaszcza, ewolucją kratonu i cyklem węgla związanym z subdukcją.

Inkluzje mogą również zachować minerały niestabilne na powierzchni, chyba że są chronione wewnątrz diamentu. Ta ochrona sprawia, że diament jest naukową kapsułą, zamykającą fragmenty głębokiej Ziemi w twardej, przezroczystej powłoce.

Odmiany diamentów kształtują pierwiastki śladowe, defekty strukturalne, deformacje, ekspozycja na promieniowanie, środowisko wzrostu i agregacja kryształów. Gemmolodzy używają systemu typów diamentów do opisu zawartości azotu i boru, podczas gdy ocena koloru rozróżnia diamenty bezbarwne i jasne w normalnym zakresie od kamieni o fantazyjnych kolorach.

Najbardziej efektowne wizualnie diamenty często zawdzięczają swój kolor nie tylko prostym zanieczyszczeniom, ale precyzyjnym defektom w sieci krystalicznej. Niebieskie diamenty są związane z borem; wiele żółtych z azotem; różowe i czerwone z deformacją plastyczną; zielone z centrami wakansów powstałych w wyniku promieniowania.

Diamenty laboratoryjne mają tę samą podstawową chemię i strukturę krystaliczną co diamenty naturalne: węgiel ułożony w sieć diamentową. Różnica tkwi w pochodzeniu. Diamenty naturalne rosną w płaszczu Ziemi; diamenty laboratoryjne krystalizują w kontrolowanych środowiskach technologicznych.

Dominują dwie główne metody wzrostu. HPHT wykorzystuje wysokie ciśnienie i wysoką temperaturę do krystalizacji diamentu z węgla w warunkach imitujących stabilność płaszcza Ziemi. CVD osadza węgiel atom po atomie z gazu zawierającego węgiel, zwykle metanu i plazmy wodoru, na płytkach zarodkowych diamentu.