Die hydrothermale Diamantstempelzelle wird zur in-situ Untersuchung von Fluiden und Festkörpern bei hohen Drücken und Temperaturen (meist bis etwa 2 GPa und 1100 K) verwendet, wobei eine Vielfalt von Methoden eingesetzt werden kann, z. B. optische Mikroskopie und Mikrothermometrie, Raman-Spektroskopie, Brillouin-Spektroskopie, Infrarotabsorptions-Spektroskopie, Röntgen-Diffraktometrie, sowie Röntgenfluoreszenz- und Röntgenabsorptions-Spektroskopie. Mit diesen Zellen können Informationen über Materialeigenschaften erhalten werden, die sich beim Abkühlen ändern, wie z. B. Löslichkeit, Kinetik von Mineral-Fluid- und Fluid-Fluid-Wechselwirkungen, Elementverteilung, Viskosität, Dichte, Komplexierung und Speziation. Phasenübergänge und andere Veränderungen in der Probe können oft schon einfach mit dem Mikroskop beobachtet werden, was für viele Untersuchungen hilfreich und z. T. sogar notwendig ist (siehe Beispiele).

Die derzeit verwendeten hydrothermalen Diamantstempelzellen sind modifizierte Versionen der ursprünglichen Konstruktion (Bassett et al., 1993), welche den Vorteil eines geringen Temperaturgradienten in der Probenkammer aufweist. Die Genauigkeit und die Reproduzierbarkeit der Temperaturmessungen sind ±0,1 bis 0,2 °C bei Temperaturen zwischen -25 und 25 °C und besser als ±1 °C bei Temperaturen zwischen 100 und 600 °C. Der Druck wird aus mikrothermometrischen Messungen von Phasengleichgewichts-temperaturen oder Frequenzänderungen von Raman- oder Fluoreszenzbanden ermittelt.