Hơn 200 năm trước, mọi người nhận ra rằng kim cương bao gồm carbon tinh khiết. Kể từ đó, các nỗ lực đã được thực hiện để tổng hợp kim cương bằng than chì, cũng bao gồm carbon. Tuy nhiên, do không đủ kiến thức và khả năng kỹ thuật hạn chế, tiến trình đã cực kỳ chậm. Nghiên cứu sau đó tiết lộ rằng lý do chính cho sự khó khăn trong việc tổng hợp kim cương là ở nhiệt độ và áp suất phòng, than chì là một phân bổ carbon ổn định về mặt nhiệt động.
Kim cương là một phân bổ carbon có thể di chuyển nhiệt động, nhưng nó ổn định về mặt động học. Do đó, để tổng hợp kim cương, các phương pháp phù hợp và điều kiện quy trình phải được tìm thấy. General Electric (GE) tại Hoa Kỳ là người đầu tiên đưa kim cương tổng hợp ra thị trường. Phương pháp của họ được gọi là áp suất cao, nhiệt độ cao (HPHT). Kim cương được tổng hợp bằng phương pháp này còn được gọi là kim cương HPHT. Quá trình này sử dụng than chì làm nguyên liệu thô, giới thiệu một chất xúc tác kim loại phù hợp và tổng hợp kim cương ở nhiệt độ trên 2000k và áp suất của hàng chục ngàn khí quyển.
Kim cương tổng hợp được sản xuất bằng cách chuyển đổi nhân tạo carbon không kim cương thành carbon giống như kim cương ở áp suất xung quanh. Các tinh thể đơn hơn và kim cương đa tinh thể cũng có thể được sản xuất bằng cách sử dụng các kỹ thuật tăng trưởng và tạo mầm kim cương được kiểm soát, trong khi các vật liệu tổng hợp kim cương và kim cương đa tinh thể có thể được hình thành bằng cách sử dụng các kỹ thuật liên kết và liên kết dopant. Nghiên cứu và công nghiệp hóa kim cương tổng hợp đang phát triển nhanh chóng, với nhiều phương pháp được sử dụng. Các phương pháp này có thể được phân loại theo các đặc điểm của công nghệ tổng hợp được sử dụng, bao gồm các phương pháp nhiệt độ cao và áp suất cao tĩnh (phương pháp áp suất tĩnh), phương pháp nhiệt độ cao và áp suất cao động (phương pháp áp suất động) và phương pháp nhiệt độ cao áp suất thấp hoặc khí quyển (phương pháp áp suất thấp).
Dựa trên các đặc điểm của cơ chế tăng trưởng, chúng có thể được phân loại là phương pháp chuyển đổi trực tiếp (phương pháp trực tiếp), phương pháp xúc tác hoặc xúc tác dung môi (phương pháp xúc tác tan chảy) và phương pháp tăng trưởng epiticular (phương pháp epiticular). Mặc dù phương pháp áp suất tĩnh gián tiếp áp suất cao và nhiệt độ cao là phương pháp cơ bản và quan trọng nhất để sản xuất vật liệu này, một quy trình khác để tổng hợp các hạt kim cương là phương pháp chuyển đổi trực tiếp.