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。CVD金刚石现在被用为刀具材料的一种。

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套用形式。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。由于这种釺焊强度远低于 PCD 材料金刚石层与硬质合金之间的结合强度。当它套用于断续切削时，其界面的连线就显得很脆弱。若能够解决 CVD 金刚石的釺焊问题，那幺 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套用。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套用。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。因此可以套用金刚石膜製作高功率光电子元件的散热器材料。CVD 金刚石光学性质的套用。金刚石在从紫外到远红外的很长波长範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视窗材料。

比如套用声波在金刚石中极高的传播速度製成高品质的金刚石薄膜声学器件，利用金刚石的化学稳定性製成各类生物感测器件，等等。