Berlian adalah kristal lutsinar karbon tulen terdiri daripada atom karbon ikatan tetrahedron. Manusia berupaya menggunakan berlian dalam pelbagai kegunaan kerana ciri-ciri fizikal luar biasa. Yang paling jelas adalah kekerasan melampau berlian dan indeks penyelerakan optiknya. Kedua ciri-ciri ini membentuk asas bagi kebanyakan kegunaan berlian moden.

Ciri-ciri mekanikal

Sruktur kristal: Berlian biasanya berkristal dalam bentuk sistem kristal dan terdiri daripada atom karbon ikatan tetrahedron. Bentuk kedua dikenali sebagai lonsdaleite dengan simetri heksagonal amat jarang dijumpai secara semulajadi, tetapi merupakan ciri-ciri berlian buatan. Bagaimanapun bentuk lain berlian dikenali sebagai karbonado; ini adalah kriptokristal. Berlian jernih, kelabu, atau hitam dengan struktur berputar (radial) seni adalah sferulit.

Susunan atom tetrahedral dalam kristal berlian adalah sumber kebanyakan ciri-ciri berlian; grafit, allotrop bentuk karbon lain, mempunyai struktur kristal rhombohedral dan hasilnya menunjukkan ciri-ciri fizikal dramatik — berlainan dengan berlian, grafit merupakan galian amat lembut, kelabu gelap lut-cahaya.

Ketahanan: Berlian adalah bahan paling keras yang wujud secara semulajadi, dengan 10 pada perbandingan skala Moh kekerasan galian dan mempunyai nilai kekerasan mutlak (absolute hardness) antara 167 dan 231 gigapaskal dalam pelbagai ujian. Kekerasan berlan telah diketahui semenjak masa silam lagi, yang merupakan punca namanya.

Kegunaan pengilangan umum berlian berasaskan pada kekerasan berlian yang luar biasa. Sebagai bahan paling keras yang diketahui wujud secara semulajadi, berlian boleh digunakan untuk mengilap, memotong, atau menghakis sebarang bahan, termasuk berlian lain. Penggunaan pengilangan biasa bagi keupayaan ini termasuk gerudi bermata berlian, dan gergaji.

Kekerasan berlian juga menyumbang kepada kesesuaiannya sebagai batu permata. Kerana ia hanya boleh dicalar oleh berlian lain, ia mengekalkan kilauannya dengan baik, kekal bersinar untuk tempoh yang lama. Tidak seperti permata lain, ia sesuai digunakan setiap hari kerana ia tahan calar — kemungkinannya sebab ia popular sebagai cincin kahwin atau cincin pertunangan, yang sering dikenakan setiap hari.

Kekerasan, tidak sama seperti ketahanan yang hanya menunjukkan ketahanan kepada calar, kekerasan berlian hanyalah pada serdahana baik. Kekerasan berkait dengan keupayaan sesuatu bahan daripada pecah akibat hentaman. Sebagaimana bahan lain, geometri mikroskopik berlian menyumbang kepada ketahanannya daripada pecah. Berlian yang dipotong dalam bentuk tertentu lebih mudah pecah berbanding potongan cara lain.

Warna: Berlian terbentuk secara semulajadi mempunyai pelbagai kilauan warna — jernih, putih, biru, kuning, merah, hijau, merah jambu, perang, — atau warna hitam. Berlian dengan warna kelihatan dikenali sebagai "berlian bewarna". Berlian bewarna mengandungi bendasing atau kecacatan struktur yang menyebabkan pewarnaan, sementara berlian tulen atau hampir tulen adalah jernih dan tanpa warna. Kebanyakan bendasing berlian menggantikan atom karbon dalam jaringan kristal. Bendasing paling biasa, nitrogen, menyebabkan sedikit warna kekuningan atau keperangan.