人工合成大单晶金刚石以及 PCD 、 PDC 均是在高温高压条件下合成的，而 CVD 金刚石是在低压下制备的。含碳气体和氧气的混合物在高温和低于标准大气压的压力下被激发分解，形成活性金刚石碳原子，并在基体上沉积交互生长成聚晶金刚石（或控制沉积生长条件沉积生长金刚石单晶或者准单晶）。由于 CVD 金刚石中不含任何金属催化剂，因此它的热稳定性接近天然金刚石。同高温高压人工合成聚晶金刚石一样， CVD 金刚石晶粒也呈无序排列，无脆性解理面，因此呈现各向同性。由于金刚石多方面的性能特点，金刚石薄膜在许多方面得到了广泛应用，以下列举其中的几个方面。

•  CVD金刚石力学性质的应用。金刚石的高硬度、高耐磨性使得金刚石薄膜成为极佳的工具材料。作为工具材料，金刚石薄膜可以由两种不同的应用形式。第一种形式是将沉积以后的金刚石膜剥离下来，然后重新加以切割、研磨，并焊接到工具的端部。由于这种钎焊强度远低于 PDC 材料金刚石层与硬质合金之间的结合强度。当它应用于断续切削时，其界面的连接就显得很脆弱。若能够解决 CVD 金刚石的钎焊问题，那么 CVD 金刚石刀具材料将能够在整个机械加工领域同 PCD 材料竞争。这种材料与 PCD 相比，具有热稳定性好、工具使用寿命长的优点。缺点是晶粒间的内聚强度低，材料表现出较大的内应力和脆性。另外，由于 CVD 金刚石缺乏导电性，阻碍了该材料对电火花切割和抛光加工技术的应用。而该技术在金刚石刀具加工业，尤其是木材刀具的刃磨和重刃磨上得到了广泛的应用。第二种形式是将金刚石膜直接沉积到工具表面上，薄膜厚度较薄，成本较低。这种方法也有不足：沉积的薄膜对衬底材料的附着力不容易提高。

•  CVD金刚石热学性质的应用。CVD金刚石的一个重要性质是它具有极高的热导率。在室温条件下，金刚石的热导率是铜的五倍。同时，它本身又是极好的绝缘材料。因此可以应用金刚石膜制作高功率光电子元件的散热器材料。

• CVD 金刚石光学性质的应用。金刚石在从紫外到远红外的很长波长范围内有很高的光谱通过性能。加上金刚优秀的机械、热学性质，使金刚石薄膜成为可在恶劣环境中使用的极好的光学窗口材料。