力学性能方面：
超高硬度与耐磨性：金刚石单晶是目前已知自然界中最硬的物质，其硬度远高于其他材料，摩氏硬度高达 10 级，显微硬度可达 10000HV 。这使得它在切割、磨削和钻孔等加工过程中，能够轻松应对各种硬质材料，如金属、陶瓷、复合材料等，且磨损极小，刀具或工具的使用寿命极长。
良好的韧性与抗冲击性：虽然金刚石单晶硬度高，但并非脆性极大。在一定程度上，它具有较好的韧性和抗冲击性，能够承受一定的外力冲击而不易破裂，在一些需要承受较大切削力或冲击力的加工场合，如高速切削、深孔加工等，也能保持较好的稳定性。
热学性能方面：
高导热性：金刚石单晶具有极高的导热系数，高达 2200W/(m・K) ，是 AIN 的 7.5 倍，SiC 的 4.5 倍 ，能快速将热量传导出去，使其在散热、制冷和电子器件等对导热性能要求高的领域有广泛应用。
低热膨胀系数：热膨胀系数小，在温度变化时，其体积和形状的变化非常小，在高温高压等复杂的加工环境中，能够保持形状稳定性，不易因热胀冷缩而产生变形、裂纹或损坏。
光学性能方面：
宽光谱透过性：具有最宽的透过光谱，从紫外的 225nm 到红外的 25μm（波长 1.8μm-2.5μm 除外），以及到微波范围内都具有优良的透过性，理论透过率高达 71.6% ，因此在光学元件制造领域，如激光窗口、透镜、棱镜等方面具有重要应用价值。
高光学质量：CVD 法制备的高质量单晶金刚石可做到完全无色透明，几乎没有任何杂质，光在其中传播时不受结构不规则性的干扰，可实现更高的光学增益和功率密度，为高功率激光的发展提供了机遇。
电学性能方面：
高绝缘性与介电常数小：纯净的金刚石是出色的电绝缘体，具有高绝缘性和介电常数小的特点，在电子器件中可作为绝缘层或介质材料使用。
可掺杂改性：通过掺入微量杂质元素，如硼等，可改善金刚石的导电能力，实现 p 型和 n 型导电，为制备金刚石半导体器件提供了基础，在半导体领域具有巨大的发展潜力。
化学稳定性方面：
在常温下，金刚石单晶对酸、碱、盐等化学试剂都表现出极强的稳定性，不易与其他物质发生化学反应，具有良好的化学惰性，可在一些恶劣的化学环境中使用。
加工性能方面：
精密加工能力：单晶金刚石的刀刃可以达到原子级的平直度及锋利度，切削时能够将刀刃的完美状态直接复制在被加工物上，加工出光洁度极高的镜面，确保获得极高的尺寸精度，适用于超薄切削和超精密加工。
低摩擦系数：与被加工材料之间的摩擦系数低，加工时变形小，可减小切削力，降低加工过程中的能量消耗，同时也有利于提高加工精度和表面质量。
