В 1985 году группа исследователей — Роберт Керл, Харолд Крото, Ричард Смолли, Хис и О’Брайен — изучили масс-спектры паров графита, приобретенных при лазерном облучении твёрдого эталона, и нашли пики с наибольшей амплитудой, надлежащие кластерам состоящими из 60 и 70 атомов углерода. Они представили, что данные пики отвечают молекулам С60 и С70 и выдвинули догадку, что молекула С60 имеет форму усечённого икосаэдра. Для молекулы С70 была предложена структура с более вытянутой эллипсоидальной формой симметрии. Полиэдрические кластеры углерода получили заглавие фуллеренов, а более распространённая молекула С60 — бакминстерфуллерена, по имени южноамериканского конструктора Бакминстера Фуллера, применявшего для постройки куполов собственных построек пяти- и шестиугольники, являющиеся основными структурными элементами молекулярных каркасов всех фуллеренов.

Необходимо подчеркнуть, что открытие фуллеренов имеет свою предысторию: возможность их существования была предсказана ещё в 1971 году в Стране восходящего солнца и на теоретическом уровне обусловлена в 1973 году в СССР. За открытие фуллеренов Крото, Смолли и Керлу в 1996 году была присуждена Нобелевская премия по химии. Единственным методом получения фуллеренов в реальный момент является их искусственный синтез. В течение ряда лет эти соединения активно изучали в лабораториях различных государств, пытаясь установить условия их образования, структуру, характеристики и вероятные сферы внедрения. Установлено, а именно, что фуллерены в значимом количестве содержатся в саже, образующейся в дуговом разряде на графитовых электродах — их ранее просто не замечали.

Что касается углеродных нанотрубок, то тут нельзя именовать точную дату их открытия. Хотя общеизвестным является факт наблюдения структуры мультислойных нанотрубок Ииджимой в 1991 г., есть более ранешние свидетельства открытия углеродных нанотрубок. Так, к примеру в 1974—1975 гг. Эндо и др. выпустили ряд работ с описанием тонких трубок с поперечником наименее 100 Å, приготовленных способом конденсации из паров, но более детализированного исследования структуры не было проведено. В 1992 в Nature была размещена статья, в какой утверждалось, что нанотрубки следили в 1953 г. Год назад, в 1952, в статье русских учёных Радушкевича и Лукьяновича сообщалось об электронно-микроскопическом наблюдении волокон с поперечником порядка 100 нм, приобретенных при тепловом разложении окиси углерода на металлическом катализаторе. Эти исследования также не были продолжены.