富勒烯是一種碳的異構體，其分子由碳原子通過單鍵和雙鍵連接而成，形成一個封閉或部分封閉的網狀結構，有五到七個原子的融合環。該分子可能是一個空心球體，一個橢圓體，一個管子，或許多其他形狀和尺寸。石墨烯（石墨的一個孤立的原子層）是一個由規則的六邊形環組成的扁平網狀結構，可以被看作是這個家族的一個極端成員。

具有封閉網狀拓撲結構的富勒烯非正式地用其經驗公式Cn表示，通常寫作Cn，其中n是碳原子的數量。然而，對于n的某些值來說，可能有一個以上的異構體。

該家族以其最著名的成員buckminsterfullerene（C60）命名，buckminster Fuller也是以其命名。閉合富勒烯，特別是C60，也被非正式地稱為buckyballs，因為它們與美式足球的標準球很相似。嵌套的閉合富勒烯被命名為 "扣球洋蔥"。圓柱形富勒烯也被稱為碳納米管或Buckybales。純富勒烯或混合富勒烯的散裝固體形式被稱為富勒烯。

預測富勒烯已經有一段時間了，但只有在1985年意外合成之后，才在自然界和外太空中檢測到它們。富勒烯的發現極大地擴展了已知的碳同位素的數量，以前只限于石墨、鉆石和無定形碳，如煤煙和木炭。它們的化學特性和技術應用，特別是在材料科學、電子學和納米技術方面的應用，一直是激烈研究的對象。

二十面體C_{60H60籠在1965年被提及為一種可能的拓樸結構。Eiji Osawa在1970年預測了C60的存在。他注意到冠烯烴分子的結構是足球形狀的一個子集，并假設可能還存在一個完整的球形結構。他的想法在日本的一份科學雜志上被報道，但他的想法和任何翻譯都沒有傳到歐洲或美洲。}

同樣在1970年，R. W. Henson（當時在英國原子能研究機構）提出了一個C_{60結構，并制作了一個模型。不幸的是，這種新形式的碳的證據在當時是非常薄弱的，因此該提議遭到了懷疑，并且從未發表。它在1999年才被認可。}。

1973年，在Henson之外，一組來自蘇聯的科學家對C_{60的穩定性進行了量子化學分析，并計算了其電子結構。這篇論文發表于1973年，但科學界并沒有對這一理論預測給予太多的關注。}

1980年左右，Sumio Iijima從碳黑的電子顯微鏡圖像中確定了C_{60的分子，它形成了一個結構像洋蔥的顆粒的核心。}

同樣在20世紀80年代，米爾德里德-德雷斯豪斯和遠藤森信與T.文卡特桑合作，指導了用激光爆破石墨的研究，產生了碳原子團，后來被確定為富勒烯。

1985年，蘇塞克斯大學的Harold Kroto與萊斯大學的James R. Heath, Sean O'Brien, Robert Curl, and Richard Smalley合作，在富勒烯在氦氣環境中蒸發后產生的碳被發現于煙塵殘留物。在產品的質譜中，出現了不連續的峰，對應于具有60或70個以上碳原子的精確質量的分子，即C_60和C70。

_{研究小組將這種結構確定為現在熟悉的Buckyballs。}

Buckminsterfullerene這個名字最終被發現者選為C_{60，作為對美國建筑師Buckminster Fuller的致敬，因為該結構與他推廣的測地穹頂依稀相似；如果它們被擴展到一個完整的球體，也會有二十面體的對稱性組。選擇烯烴結尾是為了表明碳是不飽和的，只與其他三個原子相連，而不是正常的四個原子。}