Osnovni gradniki kovalentnih kristalov so atomi, med seboj povezani s kovalentno vezjo. Lahko bi rekli, da je kovalentni kristal ena sama velemolekula. Le malo snovi tvori kovalentne kristale. Element, ki tvori različne vrste kovalentnih kristalov, je ogljik. Oblikam kovalentnih kristalov ogljika rečemo alotropske modifikacije ogljika. Najbolj znane so diamant, grafit in fuleren.

Različne lastnosti snovi so posledica različne razporeditve atomov v kovalentnih kristalih.