从化学的角度，天然钻石可以分成四类。虽然所有钻石都是碳元素构成的，但几乎所有的钻石都含有微量的其它元素分布在结晶体结构里。这些原子元素，有别于用肉眼或在十倍的放大镜下可以看到的内含物。以下列出的是四种主要的钻石类型：

Ia 型：这是最常见的天然钻石，占到钻石总量的百分之九十八。这类钻石晶体中含有不超过百分之0.3的氮，氮原子在钻石晶体格中集聚成团。此种钻石吸收蓝色光，并且根据氮元素的不同浓度，显示从淡黄到深黄的不同颜色。

Ib 型：这个类型在自然中很罕见，只有的百分之 0.1的天然钻石属于此类。不过，这个类型的钻石包括了几乎所有用高压加高温方法(HPHT)制造的人造钻石。Ib型钻石中的独立氮原子散布在钻石晶体格内。此类钻石在吸收绿光的同时也吸收蓝光，一般来说比Ia类型的钻石颜色要深些。依据氮原子的不同浓度，钻石会呈现出鲜黄、橙色、或棕色的颜色。

IIa 型:大多是无色的钻石，这些钻石中也含有非常微量的非碳原子，被视为是最纯净的钻石。此类钻石占天然钻石总量的百分之一到二。它们只有在结晶格杂质吸收了光才会显示颜色。在此情景下，钻石可能透出偏黄的棕色、棕色、甚至粉红色或红色。

IIb 型：这一类型的钻石在自然界极少见，它们的氮原素含量比IIa型的更少，但却含有硼元素原子。大约百分之0.1的天然钻石属于此类型。硼原子的存在意味着此类钻石吸收红色、橙色和黄色的光，通常会显现蓝、蓝灰或灰等颜色。