Ugljik je element. Nalazi se u rasutom stanju, i sam po sebi, u svojim alotropima, i kao sastavni dio drugih široko rasprostranjenih tvari, uključujući vapnenac, ugljen i naftu. Javlja se u nizu anorganskih spojeva i svih organskih spojeva. Da bismo razumjeli kako ugljik djeluje i kako je u interakciji s drugim elementima, važno je razumjeti svojstva ugljika.
Simbol ugljika u periodnom sustavu je “C”. U razdoblju 2, zajedno s litijem, berilijem, borom, dušikom, kisikom, fluorom i neonom, te u skupini 4a ili skupini 14, ovisno o sustavu, sa silicijem, germanijem, kositrom i olovom. Svojstva ugljika uključuju atomski broj 6 i atomsku masu od 12.011 g.mol-1, talište od 6332ºF (3500ºC; 3773K) i vrelište od 8721ºF (4827ºC; 5100K). Ugljik ima 0.5 bodova na Mohsovoj ljestvici mineralne tvrdoće. U ljudskom biću težine oko 154 lb (oko 70 kg), prosječna ukupna masa ugljika je oko 35 ¼ lb (oko 16 kg).
Činjenica da ima prilično različite alotrope, odnosno različite manifestacije istog elementa s različitim molekularnim strukturama, jedno je od zanimljivih svojstava ugljika. Grafit, jedan alotrop, koristi se za izradu “olovke” olovke, kao i u generatorima i elektromotorima. Drugi alotrop ugljika je dijamant, a dijamant ima apsolutnu ocjenu od 1500 na Mohsovoj ljestvici mineralne tvrdoće, što pokazuje kako se svojstva ugljika mogu dramatično razlikovati. Drugi alotrop, buckminsterfullerene, koji su 1985. otkrili američki i britanski istraživači, ima oblik sličan geodetskoj kupoli koju je dizajnirao inženjer R. Buckminster Fuller, pa otuda i njegovo ime.
Među svojstvima ugljika, predvidljivo raspadanje izotopa ugljika-14 je od posebne koristi u datiranju bioloških materijala. Živi organizam uključuje predvidljiv udio ugljika 12 u odnosu na ugljik-14 koji dobiva iz atmosfere. Kada organizam umre, novi ugljik se više ne preuzima, a omjer između ugljika-12 i ugljika-14 počinje se mijenjati, s raspadom ugljika-14 u dušik-14. To omogućuje radiokarbonsko datiranje na temelju poluživota ugljika-5730 od 14 godina. Iako nekoliko situacija, kao što su onečišćenje ugljikom iz tla i fluktuirajuće količine ugljika-12 i ugljika-14 u atmosferi, može odbaciti izračune, radiokarbonsko datiranje se još uvijek pokazalo korisnim.