Kim cương vốn là carbon tinh khiết được kết tinh trong điều kiện nhiệt độ và áp suất rất lớn ở độ sâu hơn 100km dưới bề mặt trái đất. Chúng được đưa lên bề mặt trái đất trong các vụ phun trào núi lửa, trong một khoảng thời gian ngắn từ 1-2h. Nếu thời gian di chuyển quá lâu, chúng sẽ không thanh kim cương mà biến thành graphit hoặc carbon ở trạng thái hơi. Trong quá trình phun trào đó, chúng sẽ dung nạp một số nguyên tử của các nguyên tố cùng ở trạng thái hơi, kết quả là tạo cho viên kim cương có màu sắc khác nhau tùy thuộc vào nguyên tố và hàm lượng mà chúng dung nap. Nitơ là nguyên tố phổ biến nhất, và tạo cho viên kim cương có màu phớt vàng. Kim cương mỏ Argyle (Australia) là một ngoại lệ chúng đạt độ tinh khiết rất cao và nguyên nhân tạo màu vẫn là một bí ẩn.
Với kim cương màu, loại màu hiếm nhất và đắt nhất là hồng, xanh lam và xanh lục. Nhiều khi chúng chỉ phớt nhẹ các màu trên đã có giá trị rất lớn.
Kim cương màu đỏ và đỏ nhạt là cực kỳ hiếm và có giá trị rất cao. Màu hồng thường dễ kiếm hơn so với màu tím, màu cam, phớt nâu hoặc phớt xám.
Kim cương xanh lam cũng là loại rất hiếm gặp, chúng thường bị phớt xám, và không được tinh khiết như màu của saphia. Nguyên nhân tạo màu lam được cho là sự có mặt của nguyên tố Bo trong thành phần. Hàm lượng Bo càng cao thì màu lam càng đậm.
Kim cương màu xanh lục cũng thường hiếm và chúng thường có đặc điểm là màu phân bố không đồng đều. Do vậy, khi chế tác, người thợ cần phải giữ lại phần màu lục, nếu không cẩn thận có thể biến nó thành viên kim cương không màu. Nguyên nhân tạo màu lục được cho là sự dịch chuyển của nguyên tử carbon trong thành phần, do ảnh hưởng của các nguyên tố phóng xạ, chẳng hạn uranium. Do vậy, bằng phương pháp chiếu xạ, có thể chuyển kim cương không màu sang màu lục.
Kim cương màu nâu là phổ biến nhất trong nhóm kim cương màu, chúng co thể được gọi là màu champagne hoặc màu cognac tùy thuộc vào tong màu đậm hay nhạt.
Trong nhóm kim cương màu thì màu vàng là phổ biến thứ hai sau màu nâu, nguyên nhân tạo màu là do hàm lượng nitơ cao trong thành phần.
Kim cương màu xám là do sự có mặt của nguyên tố hydro.