解题思路：同分异构体是指分子式相同，但结构不同的化合物，以此来解答．
A．CH4和C2H6分子式不同，不是同分异构体，故A错误；
B．金刚石和石墨是碳的两种单质，不是化合物，故B错误；
C．CH3CH2CH2CH2CH3和C（CH3）4分子式相同，结构不同，互为同分异构体，故C正确；
D．O2和O3是氧的两种单质，不是化合物，不是同分异构体，故D错误．
故选C．
点评：
本题考点： 有机化合物的异构现象．
考点点评： 本题考查了有机化合物的同分异构体的判断和理解，掌握概念实质是解题关键，题目较简单．