לפני למעלה מ -200 שנה אנשים הכירו כי היהלום מורכב מפחמן טהור. מאז נעשו ניסיונות לסנתז יהלום באמצעות גרפיט, המורכב גם מפחמן. עם זאת, בגלל ידע לא מספיק ויכולות טכניות מוגבלות, ההתקדמות הייתה איטית ביותר. מחקרים מאוחרים יותר גילו כי הסיבה העיקרית לקושי בסינתזת היהלום היא שבטמפרטורת החדר ולחץ, גרפיט הוא אלוטרופ יציב תרמודינמי של פחמן.
יהלום הוא אלוטרופ גרורני של פחמן גרורתי, אך הוא יציב קינטית. לכן, כדי לסנתז את היהלום, יש למצוא שיטות מתאימות ותנאי תהליכים. ג'נרל אלקטריק (GE) בארצות הברית היה הראשון שהביא ליהלום סינטטי לשוק. השיטה שלהם נקראת לחץ גבוה, טמפרטורה גבוהה (HPHT). יהלום המסונתז בשיטה זו נקרא גם HPHT Diamond. תהליך זה משתמש בגרפיט כחומר הגלם, מציג זרז מתכת מתאים ומסנתז את היהלום בטמפרטורות מעל 2000K ולחצים של עשרות אלפי אטמוספרות.
יהלום סינטטי מיוצר על ידי המרת מלאכותית של פחמן לא-יהלום לפחמן דמוי יהלום בלחץ הסביבה. ניתן לייצר גבישים בודדים גדולים יותר ויהלומים פולי-קריסטליים בטכניקות גרעין ויהלומים מבוקרים, ואילו ניתן ליצור מרוכבים של יהלום ויהלומים פוליקריסטליים ויהלומים באמצעות טכניקות קלטות וגיבוש עצמיות. המחקר והתיעוש של יהלומים סינתטיים מתפתחים במהירות, כאשר משתמשים בשיטות רבות. ניתן לסווג שיטות אלה על ידי המאפיינים של טכנולוגיית הסינתזה המשמשת, כולל שיטות סטטיות בטמפרטורה גבוהה ולחץ גבוה (שיטות לחץ סטטיות), שיטות דינאמיות בטמפרטורה גבוהה ולחץ גבוה (שיטות לחץ דינאמיות), ושיטות בלחץ נמוך או אטמוספריה גבוהה (שיטות לחץ נמוך).
בהתבסס על מאפייני מנגנון הצמיחה, ניתן לסווג אותם כשיטות המרה ישירה (שיטות ישירה), שיטות קטליזות ממסות או ממיסות (שיטות מפלגות להמסה) ושיטות צמיחה אפיטקסיאליות (שיטות אפיטקסיאליות). בעוד ששיטת הלחץ הסטטית העקיפה של לחץ גבוה וטמפרטורה גבוהה היא השיטה הבסיסית והחשובה ביותר לייצור חומר זה, תהליך נוסף לסינתזת גרגרי יהלום הוא שיטת ההמרה הישירה.