碳
所有碳同位素的原子都有6顆質子，但中子數各異（從2到16顆不等）。碳有兩個自然存在的穩定同位素：碳-12（^12C）佔地球上碳的98.93%，而碳-13（^13C）則佔剩餘的1.07%。生物體中^12C同位素的比率更高，因為生物化學反應會選擇性地消除^13C。1961年，國際純粹與應用化學聯合會（IUPAC）決定以碳-12同位素作為原子量單位的定義標準。核磁共振所探測的就是^13C。
双原子碳
儘管价键理论认为，形成这种分子的唯一途径是形成碳碳四键，以满足八隅体规则。比较特殊的是，其中的σ键比π键更活泼，这是很少见的情况。然而，根据分子轨道理论，其中仅含有2个π键，而没有σ键，为了能够造成轨道间的最大重叠，键长比预计的小很多。