เพชรธรรมชาติมีต้นกำเนิดมาจากความลึกใต้ดินกว่า 130 กิโลเมตร และมักเกิดขึ้นเมื่อประมาณ 2,400 ถึง 3,200 ล้านปีก่อน แต่บางครั้งอาจมีอายุน้อยเพียง 60 ล้านปีเท่านั้น เพชรมีโครงสร้างผลึกลูกบาศก์ที่มีเอกลักษณ์เฉพาะตัว อะตอมคาร์บอนแต่ละอะตอมในเพชรจะเชื่อมติดกับอะตอมคาร์บอนอีกสี่อะตอมอย่างแน่นหนา ทำให้เพชรกลายเป็นสารธรรมชาติที่มีความแข็งที่สุดในโลก เพชรยังมีความสามารถในการนำความร้อนสูงอีกด้วย、 ทนทานต่อสารเคมีสูงและโปร่งใสเป็นอย่างยิ่ง เพชรที่จะก่อตัวใต้ดินนั้นต้องมีอุณหภูมิอยู่ระหว่าง 900-1,300 องศาเซลเซียส และความดันต้องอยู่ระหว่าง 45,000 ถึง 60,000 บรรยากาศ หากสภาพแวดล้อมที่มีคาร์บอนอยู่ใต้พื้นผิวตรงตามเงื่อนไขข้างต้น ก็จะสามารถเกิดเพชรได้ หากการก่อตัวมีเสถียรภาพ อุณหภูมิที่ความดันนี้จะไม่สูงเกินไป ซึ่งจะเอื้อต่อการก่อตัวของเพชร เพชรอาจเกิดขึ้นได้เมื่อหินตะกอนมีก๊าซมีเทนหรือแคลเซียมคาร์บอเนต ซึ่งจะสลายตัวภายใต้สภาวะเหล่านี้ บางครั้งเพชรเหล่านี้จะถูกนำขึ้นมาสู่พื้นผิวโดยลาวาที่มีฤทธิ์เป็นด่างที่ไหลขึ้นมา ลาวาส่วนใหญ่มักประกอบด้วยก๊าซต่างๆ (เช่น คาร์บอนไดออกไซด์และไอน้ำ) อยู่ในปริมาณมาก จึงสามารถไหลได้อย่างรวดเร็ว (10-30 กม./ชม.) และเมื่อลาวาอยู่ใกล้พื้นผิว ความเร็วที่มันเพิ่มขึ้นอาจใกล้เคียงกับความเร็วเสียงด้วยซ้ำ
เพชรอาจเปลี่ยนเป็นกราไฟต์ได้เมื่อแรงดันลดลง แต่หากหินที่หลอมละลายเย็นตัวลงอย่างรวดเร็วเพียงพอที่พื้นผิว เพชรจะ “แข็งตัว” และคงสภาพอยู่ เมื่อลาวาไหลเข้ามาที่พื้นผิว มันจะขยายตัวเนื่องจากแรงดันที่ลดลง และก่อตัวเป็นเสาหินรูปแตร ซึ่งมีขนาดใหญ่ที่ด้านบนและขนาดเล็กที่ด้านล่าง แร่ธาตุในเสาหินที่ประกอบด้วยเพชรมีคุณสมบัติพิเศษมาก ตัวอย่างเช่น การ์เนตซึ่งผลิตได้ภายใต้แรงดันสูงเท่านั้น โดยทั่วไปจะมีโครเมียม (Cr-Pyrope) หรือไททาเนียม (Ti-Pyrope) อยู่เป็นจำนวนมาก เสาหินประเภทนี้เรียกว่า ไมกาเพอริโดไทต์ที่แตกเป็นเสี่ยงๆ (คิมเบอร์ไลต์ หรือ แลมโปรอิต์) พื้นผิวเริ่มมีสภาพเป็นสีเหลือง (พื้นสีเหลือง) แต่ส่วนที่ลึกลงไปเป็นตะกอนสีฟ้าเดิม (พื้นสีน้ำเงิน) Kimberlite มีต้นกำเนิดมาจากส่วนลึกภายใน Continental Shield อันเก่าแก่และมั่นคงเท่านั้น อุณหภูมิใต้เกราะทวีปจะต่ำกว่า และเมื่อชั้นแมนเทิลเกิดการพาความร้อน， โล่ทวีปที่อยู่ด้านบนอาจจะถูกฉีกขาดออกจากกัน ซึ่งในเวลานั้น หินที่หลอมละลายจากส่วนลึกด้านล่างจะลอยขึ้นมาอย่างรวดเร็วและนำเพชรจากใต้ดินขึ้นมาสู่พื้นผิว หากหินที่หลอมละลายเย็นตัวลงช้าเกินไป เพชรจะกลายเป็นกราไฟต์เนื่องจากอุณหภูมิสูงภายใต้แรงดันต่ำ หากลาวามีขนาดเล็ก มันจะเย็นตัวลงอย่างรวดเร็ว และอาจแข็งตัวเป็นเสาหินที่มีเพชรอยู่ ปรากฏการณ์ของเสาหินบะซอลต์ชนิดพิเศษนี้สามารถพบได้เฉพาะในบางพื้นที่เท่านั้นทั่วโลก
หลังจากที่หินคิมเบอร์ไลต์ถูกผุกร่อน เพชรก็จะถูกชะล้างด้วยน้ำฝนและถูกพัดพาลงในก้นแม่น้ำ หลังจากผ่านพ้นกระแสน้ำเชี่ยวกรากจากภูเขาแล้ว เพชรเหล่านี้จะลอยไปถึงปากแม่น้ำและปะปนไปกับโคลนที่ชายฝั่ง เดิมทีทวีปต่างๆ ของโลกเป็นผืนแผ่นดินใหญ่ผืนเดียว โดยอินเดียตั้งอยู่ติดกับทางตะวันออกของแอฟริกาใต้ และบราซิลตั้งอยู่ติดกับทางตะวันตกของแอฟริกาใต้ ครั้งหนึ่งเคยพบเพชรจากแร่คิมเบอร์ไลต์ของแอฟริกาใต้ในแอ่งในอินเดีย (เช่น ที่ราบสูงเดคคานในปัจจุบัน) และบนที่ราบของบราซิล (เช่น แม่น้ำเจกีตินฮอนญาในปัจจุบัน) เมื่อหนึ่งร้อยล้านปีก่อน ทวีปต่างๆ เริ่มแยกออกจากกันและลอยไปมา และเพชรจำนวนมากก็ถูกพัดไปตามชายฝั่งทะเลและนำมายังชายหาดทราย (เช่น ทางตะวันตกเฉียงใต้ของแอฟริกา) เพชรชนิดแรกที่ถูกค้นพบคือเพชรดริฟท์ประเภทนี้ เพชรถูกค้นพบในอินเดียและบราซิลตั้งแต่ยุคแรก แต่ที่จริงแล้วเพชรมีต้นกำเนิดมาจากแอฟริกาใต้ เพชรในแม่น้ำทางแอฟริกาใต้สามารถสืบย้อนไปจนถึงเสาหินที่แหล่งกำเนิดได้
เพชรหายากมักพบในหินอัคนี 2 ประเภท คือ เพอริโดไทต์ และเอกโลไจต์ ทั้งสองมีอยู่ในชั้นแมนเทิลลึก 120-200 กิโลเมตรใต้พื้นผิวและปล่อยธาตุคาร์บอนที่ประกอบเป็นเพชรอย่างต่อเนื่อง เพชรที่สร้างขึ้นจะเป็น， จากคิมเบอร์ไลต์และแลมพรอยต์ถูกพัดพาขึ้นสู่ผิวน้ำโดยการพุ่งขึ้น。 นักสำรวจเพชรจะมองผ่านหินทั้งสองประเภทนี้， เพื่อค้นหาเหมืองเพชร เพชรธรรมชาติส่วนใหญ่ขุดมาจากแหล่งคิมเบอร์ไลต์， แต่จำนวนเพชรที่บรรจุอยู่ในนั้นก็หายากมาก， มักจะต้องบดแร่หลายตันเพื่อค้นหาเพชรเพียงหนึ่งกะรัต (1/5 กรัม) เพชรธรรมชาติส่วนใหญ่มักมีคุณภาพไม่ดี และสามารถใช้เป็นสารกัดกร่อนเฉพาะในอุตสาหกรรมเท่านั้น， เพชรดิบที่นำมาเจียระไนเป็นอัญมณีมีสัดส่วนเพียงประมาณ 10% ของปริมาณการผลิตเพชรธรรมชาติทั้งหมด
