現在、世界で最も普及している高温高圧ダイヤモンド合成装置には、2面トップ（ベルト、主に欧米で普及している）、6面トップ（中国本土独自のもの）、スプリットスフィア（barsplitsphere、ロシア）または改良型スプリットスフィア（Gemesis）がある。
1954年のクリスマス直前、ゼネラル・エレクトリック社によって、7万気圧、摂氏1600度の高温で (High Pressure and High Temperature, HPHT) 、グラファイトをダイヤモンドに変える人工ダイヤモンドが初めて合成された。 しかし、このダイヤモンドは非常に小さく、わずか0.15mmしかない。
高温高圧合成法は、種晶触媒法としても知られている。 グラファイトは低圧安定相であり、ダイヤモンド（ダイヤモンドの鉱物学的名称）は高圧安定相である。 グラファイトからダイヤモンドへの直接変換には、通常10GPa以上、3000℃以上の高い圧力と温度条件が必要である。 金属触媒（Fe、Ni、Mn、Coおよびそれらの合金など）が存在すると、グラファイトからダイヤモンドへの変換に必要な温度と圧力が大幅に低減されるため、現在、高温高圧でのダイヤモンド合成に金属触媒が使用されている。 溶媒として使用される金属触媒は、炭素源（通常はグラファイト）とダイヤモンド種結晶の間に位置する。 炭素源は高温端に、種結晶は低温端にあり、炭素源の溶解度は高温端の方が低温端より大きいため、温度差による溶解度の差が炭素源の高温端から低温端への拡散の駆動力となり、炭素源は徐々に種結晶に析出し、ダイヤモンド結晶は徐々に成長する。 結晶成長の原動力が温度差であることから、この方法は温度差法とも呼ばれる。
HTHPの合成ダイヤモンドは、立方体、八面体、またはその両方の組み合わせであることが多く、色は黄色か黄褐色で、その中にカラーバンドと金属インクルージョンが一般的に見られます。未融合の金属インクルージョンは、針状、薄片状、小柱状、または不規則な外観で、金属光沢があり、合成ダイヤモンドに磁性を与えます。
