Grafiittia koskevat kristallografiset tiedot ovat niukat. Se on yleisesti hyväksytty kuusikulmaiseksi, jolla on hyvin merkitty tyvihalkeama; mutta halkeamapinnan lisäksi siitä on havaittu vain vähän muita pintoja. Kenngott, varhaisin havaitsija, näyttää saaneen parhaan kiteen ja mittasi tasot, joille hän antoi indeksit 10͞11 ja 11͞21, jotka muodostavat 58°:n ja 70° 18′:n kulman perustason 0001 kanssa. (Nämä tulokset saavat hämmästyttävän vahvistuksen röntgenmittauksissa, joissa vastaavat kulmat ovat 58° 8′ ja 70° 13′). Nordenskiöld piti grafiittia monokliinisena sen kulmien vaihtelevuuden vuoksi, mutta Sjögren kyseenalaisti hänen johtopäätöksensä ja esitti hyvin kattavassa artikkelissaan useita syitä (kaksoiskappaleiden muodostuminen, lyönti- ja syövytysluvut, lämmönjohtavuus) osoittaakseen, että grafiitti on kuusikulmainen. Aivan äskettäin Gaubertin tutkimukset ovat lisänneet tietoa grafiitin optisista ominaisuuksista. Hyvin ohuina hiutaleina grafiitti on läpinäkyvää, yksiakselista ja negatiivisesti kaksoishalkeilevaa, ja sen taitekerroin on noin 2. Tämä osoittaa lopullisesti, että grafiitti on trigonaalisen kuusikulmion symmetrinen. Grafiitin röntgenanalyysi on jäänyt huomattavasti jälkeen timantin analyysistä. Bragg mittasi vuonna 1914 halkaisutasojen välisen etäisyyden ja totesi sen olevan 3-42 A. U., kun taas Ewald otti samana vuonna Laue-valokuvan kiteestä kohtisuoraan akselia vastaan, mikä vahvisti sen kuusikulmaisen symmetrian. Hull sekä Debye ja Scherrer yrittivät vuonna 1917 tulkita sen rakennetta täydellisemmin jauhemenetelmällä. Molemmat pystyivät osoittamaan alkuaineelle rakenteen, mutta näillä rakenteilla on erilaiset hilat ja ne kuuluvat eri kidejärjestelmiin. Alkuperäisten julkaisujen tarkastelu osoittaa, että kummankaan tutkijan havainnot eivät ole kovin hyvässä yhteisymmärryksessä heidän ehdottamansa rakenteen kanssa, ja havainnot osoittavat vain karkeinta yhteisymmärrystä toistensa kanssa. Tämä on erityisen selvää intensiteettien kohdalla. Kaiken kaikkiaan Hullin tulokset ovat uskottavampia, koska hän erotti Mo:n Kα- ja Kβ-viivat toisistaan seulomalla, kun taas Debye ja Scherrer erehtyivät usein α- ja β-viivoista, kuten myöhemmin osoitetaan. Sittemmin Backhurst on tehnyt joitakin mittauksia grafiitista sen laajenemisen ja lämpötilan heijastusintensiteetteihin kohdistuvan vaikutuksen kannalta.