自1862年起用金刚石制作钻头以来，经历了黑色金刚石、天然金刚石和人造金刚石钻头的 3个发展阶段。

黑色金刚石产于巴西，是一种硬度最高而坚韧的天然黑色金刚石,价格昂贵,早期用于手镶金刚石钻头，现仍部分用于油井钻头的内锥面部位。

天然金刚石属于非宝石级的完整晶体或团块状金刚石颗粒，多产于非洲、印度、苏联和澳大利亚等地。经挑选和表面处理后按粒度大小分别用于地质钻探、石油天然气钻探制作表镶或孕镶钻头。天然金刚石按品质分级，如扎伊尔、美国等分为“AAA”、“AA”、“A”、“C”和“等外”5个等级。中国地质矿产部分为“特级(TT)”、“优质级(TY)”、“标准级(TB)”、"低级(TD)”和“等外级(TX、TS)”5级。“等外级”为细小晶粒或碎粒，用做孕镶钻头。

人造金刚石在高温、高压条件下研制而成。美国通用电气公司于1955年首先制成人造金刚石并逐渐用于制造孕镶钻头。以后在世界范围内不断研究出钻探用多种类型的人造金刚石，如高强度、热稳定性良好（耐1200℃）的单晶，大颗粒（50粒/克拉mm级）单晶，用人造金刚石微粉经二次烧结合成的聚晶和镶嵌体（含骨架金属），以及有硬质合金为衬片的复合片等。目前，人造金刚石钻头已大量取代了天然金刚石钻头。