無(wú)定形碳顧名思義沒(méi)有特定形狀和周期性結(jié)構(gòu)的規(guī)律，但它內(nèi)部原子的排列可從三種晶態(tài)碳的單質(zhì)結(jié)構(gòu)來(lái)理解。無(wú)定形碳涉及的面很廣，日常生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常用到無(wú)定形碳。例如，煤，木炭，焦炭，活性炭，炭黑，碳纖維，玻璃態(tài)碳，納米碳管和蔥頭形顆粒等都?xì)w屬于無(wú)定形碳。
　　　　大部分無(wú)定形碳是石墨層型結(jié)構(gòu)的分子碎片大致相互平行地，無(wú)規(guī)則地堆積在一起，可簡(jiǎn)稱為亂層結(jié)構(gòu)。層間或碎片之間用金剛石結(jié)構(gòu)的四面體成鍵方式的碳原子鍵連起來(lái)，這種四面體的碳原子所占的比例多，則比較堅(jiān)硬，如焦碳和玻璃態(tài)碳等。納米碳管和蔥頭形顆粒等結(jié)構(gòu)可從球碳的結(jié)構(gòu)出發(fā)來(lái)理解。
　　　　無(wú)定形碳中石墨層的大小，因制造不同工業(yè)用途的品種和工藝而異，例如，用作橡膠填充劑的炭黑及作吸附劑用的活性炭等，它們的主體是石墨亂層結(jié)構(gòu)的顆粒。粒徑約為幾個(gè)納米，層間距離接近石墨晶體中的數(shù)值，約為0.34nm，碳纖維中的石墨層呈卷曲狀，沿纖維軸方向延伸，煤的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，由于生成的條件不同，石墨化程度不同，氫、氧、氮等的含量差異很大，結(jié)構(gòu)的差異也很大。
　　　　從1990年制出常量的球碳C60和C70以后，人們相繼觀察到或制備出蔥頭型碳粒，納米單層和多層碳管，螺旋形碳管等單質(zhì)碳的多種形態(tài)。蔥頭形碳?？梢员徽J(rèn)為是由不同大小的一系列呈準(zhǔn)圓球形構(gòu)成的多層結(jié)構(gòu)，最內(nèi)層接近于C60分于（直徑約為1nm），從第2層起，在第n層上以60n2個(gè)碳原子一層包一層象洋蔥的結(jié)構(gòu)，層間距離為0.34nm，顆粒直徑由十幾個(gè)到幾十個(gè)納米。