超硬材料依據(jù)組成元素可劃分為兩大類：

一類超硬材料指的是由輕元素形成的單質(zhì)或者由輕元素組成的化合物。

硼、碳、氮、氧，這些元素的原子序數(shù)較小，原子質(zhì)量較輕，因此將這些元素統(tǒng)稱為輕元素。這些元素的成鍵類型較為復(fù)雜，例如在硼單質(zhì)中會存在有多中心多電子鍵。同時這些元素成鍵的鍵長相對較短，一般來說，由這些輕元素形成的化合物會出現(xiàn)具有高密度鍵、較好聯(lián)通性特點的三維空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(Miller E D，1997)。實際上金剛石就是具有這種特性的材料，眾所周知金剛石材料的硬度值極高，對于有相同結(jié)構(gòu)特性的材料極有可能具有與金剛石材料相近的性質(zhì)，對于這一點已經(jīng)在另外一種超硬材料——立方氮化硼材料中得到了驗證。在這些由輕元素組成的單質(zhì)或化合物之中，根據(jù)電子結(jié)構(gòu)相似性的猜想，具有與金剛石等電子的化合物將最有可能成為與金剛石相媲美的超硬材料。

第二類超硬材料指的是高密度的價電子和含有強共價鍵的混合體-過渡族輕元素體系。

過渡族金屬，如 Re、W、Os、Ir 等具有較大的價電子密度，而材料的抗壓縮能力與價電子密度的高低有著很大的關(guān)系。含有過渡族金屬的材料的體彈模量相對較大，這個是影響硬度的指標(biāo)之一。此外，影響材料硬度還有一個指標(biāo)——剪切模量，即反映材料抗斷裂韌性的指標(biāo)。

目前，實驗室成功合成的第二類超硬材料以過渡金屬硼化物、氮化物和碳化物為主。