石墨矿床的成因主要有两种说法，一种是认为石墨矿床主要是地层中的有机物经过变质作用还原而形成的;另一种认为石墨是由一氧化碳，二氧化碳经还原结晶而成。其来源由岩浆带来或变质作用过程中从灰岩释放而来。
有机成因说
认为石墨矿床主要是地层中的有机物经过变质作用还原而形成的。
主要证据
1、土状石墨保留很多煤层特征，是由煤变来的，这一点为大家公认的。说明有机碳在地质作用下是可以生成石墨矿床的。
2、根据实验资料，将无烟煤在电炉中觉氧加热到250C以上，可以获得工业应用的石墨。用烟煤加萤石混入于硅酸岩熔体中，缓慢冷却，也能形成六方板状石墨晶体。
3、含鳞片状晶质石墨的地层分布很广，从下到上品位有增高趋势，与生物演化规律是一致的。
4、赋存石墨的地层，包括集宁岩群的硅线榴石片麻岩，经恢复原岩，均为粘土质沉积，与成煤的古地理环境相似，有利于古植物生成。矿体呈层状，似层状或透镜状，产状与围岩--致。说明主要成分是以同生为主的。
5、凡有石墨矿床的矿区，都不同程度地有大理岩存在，而石墨主要产于片麻岩、片岩中，很少产于大理岩中。
6、根据维诺格拉夫测定的同位素资料，结晶片岩中的石墨C12/C13为90.3~91.7,接近有机质的比值。
无机成因说
认为石墨是由一氧化碳，二氧化碳经还原结晶而成。其来源由岩浆带来或变质作用过程中从灰岩释放而来。
主要证据
1、岩浆岩型石墨矿床的存在，伊尔库茨克城西的波托果尔石墨矿，产于霞石正长岩的中心部位。共发现20余个矿体，呈巢状或株状，单矿体直径2m~25m，长可达50m,石墨片经0.25m~1mm,很少>3mm，并有浸染状石墨鳞片,散布于霞石正长岩和硅灰石矽卡岩中。该矿床的成因库普列特斯基认为，石墨系由灰岩被岩浆同化分泌出CO2经还原而形成。威兴克等人则认为是典型的岩浆分异矿床。我国吉林双凤山石墨矿，产于橄榄辉长岩体中:新疆苏吉泉石墨矿，产于黑云母花岗岩与角闪岩相接触的浸染带中:西藏青谷石墨矿，产于角闪岩黑云母花岗岩中等。
2、凡鳞片状晶质石墨矿区，几乎都有大理岩和岩浆岩，石墨的结晶程度和岩浆活动密切相关
3、产于太古界地层中的石墨矿床，地层年龄在25亿年以上;而藻类的大量生存，是在元古代。地层中的有机碳从何而来。
4、产于古老片麻岩中的脉状石墨，c12/c13为90.3~91.7(维诺格拉夫)，与无机碳相近，可能来源于碳酸盐岩。
5、许多研究者认为，岩浆作用和变质过程的绝大部分易挥发组分来自地幔，以化合物的形式贯入地壳。现代火山气体的主要成分H20、C02、CO、HCI.H2S.H2、HF、CH4、S02、S03等等,在还原条件下形成的气液包体除水外，还有碳的化合物和氢等，其密度可达100g/L~400g/L.科拉半岛和西伯利亚地台的超深井中，构造带里发现碳氢化合物和惰性气体;前寒武系的岩石中常含碳氢化合物、地沥青和碳化物质。说明氢和碳氢化合物在地幔岩浆及其流体相中分布很广，但仅在特殊的情况下才能保存起来。维尔纳茨基认为，自然碳生于地壳的深部，而且在变质壳的底部，随着氧的活动性降低，碳的氧化物稳定场缩小，而石墨的稳定场扩大，可以吧石墨看做岩石生长过程中还原环境的标志。
6、月球上是没有生命的，但从“阿波罗”所采样品分析中，发现碳及其挥发式(C02、C0、CH4、C2H2等)，其含量可达5~800X10--4%。