最穩定的碳化硼結構是具有斜方六面體結構的 B13C2、B12C3、B4C 和其他接近於 B12C3 的相.此外還存在一些亞穩態相的碳化硼結構,以及還有一些目前不能確定的相.
碳化硼的斜方六面體結構中包括 12 個二十面的原子團簇,這些原子團簇通過共價鍵相互連線,並在斜方六面體的對角線上有一個三原子鏈.多硼的十二面體結構位於斜方六面體的頂點,如圖 1 所示.
硼原子和碳原子可以在二十面體內和原子鏈上互相替代,這也是碳化硼具有如此眾多同分異構體的主要原因.最為廣泛接受的 B4C 結構就是具有一個 BllC 二十面體和一條 C—B-C 的原子鏈,如圖 2 所示.