De kristallografische informatie over grafiet is schaars. Over het algemeen wordt aangenomen dat het zeshoekig is met een goed gemarkeerde basisspleten; maar behalve de splijtzijde zijn er maar weinig andere vlakken ooit op waargenomen. Kenngott, de vroegste waarnemer, schijnt het beste kristal te hebben verkregen, en meet vlakken, waaraan hij de indices 10͞11 en 11͞21 gaf, die hoeken van respectievelijk 58° en 70° 18′ maken met het basisvlak 0001. (Deze resultaten worden op treffende wijze bevestigd door röntgenmetingen, die de overeenkomstige hoeken 58° 8′ en 70° 13′ maken). Nordenskiöld beschouwde grafiet als monoklien, vanwege de veranderlijkheid van zijn hoeken; maar zijn conclusies werden in twijfel getrokken door Sjögren, die in een zeer uitvoerig artikel een aantal redenen aanvoerde (twinning, percussie- en etscijfers, thermische geleidbaarheid) om aan te tonen dat het zeshoekig was. Vrij recent hebben de onderzoeken van Gaubert kennis toegevoegd over de optische eigenschappen van grafiet. In zeer dunne schilfers is het doorzichtig, eenassig en negatief birefringent, met een brekingsindex van ongeveer 2. Hiermee is definitief vastgesteld dat het trigonale zeshoekige symmetrie heeft. De röntgenanalyse van grafiet is aanzienlijk achtergebleven bij die van de diamant. Bragg deed in 1914 een meting van de afstand tussen de splijtvlakken en stelde vast dat deze 3-42 A.U. bedroeg, terwijl Ewald in hetzelfde jaar een Laue-foto nam van een kristal, loodrecht op de as, waarmee de zeshoekige symmetrie werd bevestigd. Een meer volledige interpretatie van de structuur werd geprobeerd door Hull en door Debye en Scherrer in 1917 met behulp van de poedermethode. Beiden slaagden erin een structuur aan het element toe te kennen, maar deze structuren hebben verschillende roosters en behoren tot verschillende kristalsystemen. Bij bestudering van de originele documenten blijkt dat de waarnemingen van geen van beide onderzoekers zeer goed overeenstemmen met de door hen voorgestelde structuur, en dat de waarnemingen slechts de grofste overeenkomst met elkaar vertonen. Dit is vooral duidelijk op het gebied van de intensiteiten. Over het geheel genomen zijn de resultaten van Hull aannemelijker, omdat hij de Kα- en Kβ-lijnen van Mo scheidde door ze af te schermen, terwijl Debye en Scherrer de α- en β-lijnen vaak verwisselden, zoals later zal worden aangetoond. Sindsdien heeft Backhurst enkele metingen aan grafiet verricht, vanuit het oogpunt van de uitzetting en het effect van de temperatuur op de reflectie-intensiteiten.