החומר האטומרי בנוי מסריג אינסופי של אטומים הקשורים ביניהם
בקשרים קוולנטים. לכן, כל החומרים האטומרים הם בעלי טמפ' היתוך גבוהות מאוד .
החומרים האטומרים אינם מוליכים חשמל והם אינם מסיסים באף ממס .
דוגמאות : C(יהלום)  , SiC ,  SiO2 , Si , Ge

יהלום, שהוא גביש אטומרי, הוא רק אחד ממספר צורות אלוטרופיות של פחמן טהור.
בהמשך נתאר צורות נוספות של פחמן: הגרפיט הוא הצורה הנפוצה ביותר של הפחמן בטבע.
מבנהו אינו מתאים לאף אחת מקטגוריות החומרים שצוינו כאן.
גם בגרפיט מבנה אינסופי של אטומי פחמן, אך כל אטום פחמן קשור בקשר קוולנטי לשלושה אטומי פחמן שכנים בלבד מה שיוצר מבנה משורי של משושים. משורי הגרפיט מוחזקים ביניהם בקשרי ואן-דר-וולס.

הגרפיט הוא חומר רך יחסית אשר מסוגל להימרח בקלות. לכן הוא משמש למילוי עפרונות.
הקשר החלש יחסית הקיים בין משורי הגרפיט, מאפשר למישורים להחליק אחד על השני וזו הסיבה לרכותו של הגרפיט.    כיוון שלפחמן ארבעה אלקטרוני ערכיות המסוגלים לקשר, נותר אלקטרון אחד על כל פחמן היוצר קשר לא מאותר עם אטומי הפחמן השכנים (בדומה למולקולת הבנזן)  .
קיום אותם אלקטרונים לא מאותרים גורם לכך שהגרפיט מוליך חשמל במצב המוצק.

מדענים אף הצליחו לייצר באופן סינתטי סידרה של מולקולות פחמן Cn, כדוגמת הפולרן C60 הנקראת גם "מולקולת הכדורגל". מולקולה אחת של פולרן מכילה 60 אטומי פחמן הקשורים ביניהם בקשרים קוולנטיים לאחרונה דווח על הצלחות לייצר Carbon nanotubs שהן מעין "איטריות" בודדים וכפולים לסירוגין  .
חלולות המורכבות ממאות אטומי פחמן, ואורכן מספר מיקרונים
(1 מיקרון =  10^-6 מטר).
למולקולות אלה יתכן יישום עתידי בתעשיות המיקרואלקטרוניקה.