構造
モデル的な構造
円錐部分は六員環からなり、平面のグラフェン構造を曲げた構造をなす。頂点には5つの五員環が互いの間に六員環を挟んで存在し、直径2〜3 ナノメートル|nmのフラーレン構造の一部をなす。頂点の五員環の数は、幾何学的には1つ〜5つのいずれでも円錐形を作ることができるが、実際に得られるのは5つのものである。これに対し、CNTの端の五員環は（片方で）6つ、フラーレンの五員環は12である。
実際の構造
実際のカーボンナノホーンは、特殊な形状で得られる。多数のカーボンナノホーンが頂点を外側に向けて集まった、直径100 nm前後の集合体（カーボンナノホーン粒子）として得られる。この形はしばしばウニに例えられる。各々のカーボンナノホーンは、ある程度広がると、五員環により内側へと曲がり、5 nm前後の、CNTと同じ円筒構造に移行する。そのため実際は、カーボンナノホーンで端を閉じられたCNTだと言える。なお、（CNTと同様に）円錐・円筒部分にも多少の五員環や七員環が存在し、不規則に曲がったり凸凹したりしている。