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Le carbone est un élément chimique. C'est l'élément de base de toutes les formes de vie que nous connaissons, car les atomes de carbone créent facilement des liens entre eux et d'autres éléments comme l'oxygène, l'hydrogène et l'azote. Toutes les molécules d'une cellule sont faites essentiellement de ces quatre éléments, mais le carbone est toujours la « colonne vertébrale » des grandes molécules (glucides, lipides et protéines).

Le carbone est également présent dans d'autres substances chimiques : dans le calcaire, la craie et d'autres minéraux. Le carbone est également le principal élément constitutif du pétrole.

Le carbone possède plusieurs formes allotropiques, c'est-à-dire que les atomes de carbone sont placés différemment les uns par rapport aux autres dans le solide. Il existe huit formes allotropiques du carbone aujourd'hui. Les deux formes naturelles sont la forme graphite et la forme diamant. Parmi les formes synthétiques, on peut citer les nanotubes de carbone qui représentent, par leur résistance électrique très faible, un grand espoir pour les scientifiques. On peut citer aussi le buckminsterfullerène, assemblage de 60 atomes de carbone ayant la forme d'un ballon de football.

La chimie des molécules composées de carbone est appelée chimie organique, par opposition à la chimie minérale.

Le carbone possède trois isotopes naturels : le carbone 12, le carbone 13 et le carbone 14 (qui est radioactif et permet de dater les fossiles).