金刚石刀具凭借其卓越的硬度和耐磨性、低摩擦系数、高热导率以及低热膨胀系数等特性，在加工非金属硬脆材料时表现出色。这些特性使得金刚石刀具能够高效地应用于石墨、高耐磨材料、复合材料、高硅铝合金及其它韧性有色金属材料的精密加工。金刚石刀具种类繁多，每种类型在结构、制备方法及应用领域上都有显著差异。
天然金刚石（ND）是金刚石刀具的一种，通过分析其拉曼峰谱可以确定其纯度。天然金刚石具有极高的硬度，适用于车削铝制活塞，能获得非常光滑的表面。天然单晶金刚石（SCD）的切削效果尤为突出，其切削刃部在高倍放大镜下依然光滑，可实现镜面加工。
人造聚晶金刚石（PCD）刀具在高温高压环境下通过金属结合剂烧结而成。PCD刀具的硬度均匀，热导率高，热膨胀系数低，弹性模量大，刃口非常锋利。由于PCD晶粒无序排列，PCD刀具在加工非金属材料时表现出色。
人造聚晶金刚石复合片（PDC）刀具通过将PCD与硬质合金刀体结合而成。这种复合刀片的抗弯强度与硬质合金基本一致，硬度接近PCD。PDC刀具在加工韧性材料时表现出色，但由于其可加工性和磨削比较低，主要用于车刀的制造。
CVD金刚石厚膜（TDF）焊接刀具通过将激光切割好的CVD金刚石厚膜焊接至基体上，形成复合片，再抛光并二次焊接至刀体上。TDF刀具具有硬度高、耐磨损、摩擦系数小等特点，适用于加工有色金属和非金属材料。
金刚石涂层刀具是通过CVD法直接在硬质合金或陶瓷基体上沉积一层1～25µm的金刚石薄膜，形成无解理面各向同性的薄膜涂层。这种涂层刀具的硬度高达9800～10000HV，热导率极高，是加工有色金属和非金属材料的理想选择。
立方氮化硼（PCBN）刀具虽然硬度略低于金刚石，但其热稳定性好，耐热性可达到1400~1500度。PCBN刀具适用于加工黑色金属及其合金材料，尤其适合加工淬硬钢和高温合金。PCBN刀具具有较长的使用寿命，能减少换刀次数，提高加工效率。
