Фуллеритами называют твердое состояние фуллеренов. Они представляют собой молекулярные кристаллы с ван-дер-ваальсовскими взаимодействиями между молекулами. Их можно получить в результате выпаривания, например, толуольных фуллереновых экстрактов, получаемых при выделении фуллеренов из сажи после электродугового синтеза. Впервые твердый фуллерит наблюдали авторы электродуговой методики В. Кречмер (W. Kr.atschmer) и Д. Хаффман (D. Huffman) в 1990 г. в Институте ядерной физики в Гейдельберге. Наиболее изучен фуллерит C₆₀, поэтому дальнейшие сведения, переносимые с очевидными оговорками на твердые фазы и других фуллеренов, будут излагаться для него.

Фуллерит C₆₀ является полупроводником с шириной запрещенной зоны 1,5 эВ (см. зонная теория). Поскольку молекулы C₆₀ имеют сфероидальную форму, наиболее выгодными типами их упаковок являются плотнейшие шаровые упаковки (ПШУ), которые можно рассматривать как совокупность плотноупакованных плоских шаровых слоев, в которых каждый шар окружен шестью другими. Шары каждого следующего слоя попадают в треугольные выемки между шарами предыдущего; поскольку каждый слой образует с каждой стороны два эквивалентных семейства таких выемок, теоретически может существовать бесконечное многообразие плотнейших упаковок, отличающихся совокупностью взаиморасположения слоев — так называемое явление политипии.

В фуллерите C₆₀ молекулы образуют трехслойную ПШУ ...ABCABC..., что означает, что через каждые три слоя молекулы расположены друг над другом. Такая упаковка также известна как гранецентрированная кубическая решетка (ГЦК). Однако могут быть получены и другие, чуть менее устойчивые модификации фуллерита, такие, как гексагональная плотнейшая упаковка (ГПУ), являющаяся двухслойной ПШУ ...ABAB... Различные ПШУ отличаются топологией системы межмолекулярных пустот.

Молекулы C₆₀ в фуллерите способны к реориентациям (вращению), причем вращательные степени свободы постепенно размораживаются с повышением температуры. Это, в частности, обуславливает ориентационный фазовый переход около 261 К. При более высоких температурах молекулы вращаются достаточно изотропно, в результате чего динамическая симметрия кристалла совпадает с симметрией ГЦК-решетки, тогда как при более низких температурах возможны только определенные реориентации, вследствие чего истинная симметрия кристалла ниже, хотя положения молекул не меняются.

Фуллериты достаточно устойчивы химически и термически, хотя и представляют собой фазу, термодинамически невыгодную относительно графита. Они сохраняют стабильность в инертной атмосфере вплоть до температур порядка 1200 К, при которых происходит образование графита. Образования жидкой фазы вплоть до этих температур не наблюдается. В присутствии кислорода уже при 500 К наблюдается заметное окисление с образованием CO и CO₂. Химической деструкции фуллерита также способствует наличие следов растворителей. Фуллериты достаточно легко растворяются в неполярных ароматических растворителях и в сероуглероде CS₂.

Благодаря тому, что молекулы фуллеренов в фуллерите сближены, из них могут быть получены различные олигомеры и полимерные фазы под действием света, облучения электронами или давления. При давлении до 10 ГПа получены и охарактеризованы орторомбическая фаза, состоящая из линейных цепочек связанных между собой молекул C₆₀, а также тетрагональная и ромбоэдрическая фазы, состоящие из слоев с тетрагональной и гексагональной сетями межмолекулярных связей, соответственно.

Существуют данные об образовании из фуллерита ферромагнитных полимеризованных фаз (так называемый магнитный углерод) под действием давления и температуры, хотя природа этого явления и сами данные не вполне однозначны. Существование таких фаз может быть связано с образованием дефектов, присутствием примесных атомов и частиц, а также с частичным разрушением молекул фуллерена. При давлениях свыше 10 ГПа и температурах свыше 1800 К происходит образование алмазных фаз, причем при определенных условиях могут быть получены нанокристаллические алмазы. Отмечают, что образование алмазов из фуллерита происходит при более низких температурах по сравнению с графитом.

Особенностью фуллеритов является присутствие сравнительно больших межмолекулярных пустот, в которые могут быть внедрены атомы и небольшие молекулы. В результате заполнения этих пустот атомами щелочных металлов получают фуллериды, проявляющие сверхпроводящие свойства при температурах до 20–40 К.