Una sostanza cristallina è una sostanza in cui le molecole, gli atomi o gli ioni che la compongono sono in uno schema estremamente regolare in tre dimensioni. Questo modello regolare è chiamato reticolo del cristallo. Se una sostanza si solidifica come un cristallo, spesso dipende dal modo in cui si forma, non dai suoi componenti chimici.
I cristalli si formano dai fluidi mediante raffreddamento a stato solido o deposito da uno stato disciolto. Possono formarsi direttamente da vapori e liquidi. Quando le sostanze cristallizzano, possono formare un singolo cristallo o un policristallo. Un policristallo è un singolo oggetto solido con più di una diversa forma o orientamento cristallino. La forma finale dei cristalli dipende dalla chimica, dalla pressione e dalla temperatura presenti al momento della loro formazione e dalla rapidità con cui questi fattori cambiano durante la formazione.
I cristalli possono formare con un numero di diversi tipi di legami chimici tra gli atomi costituenti. Quasi tutti i metalli esistono come policristalli allo stato solido. I legami covalenti sono presenti in cristalli come il diamante e il quarzo. I legami ionici sono presenti nei cristalli di sale come il sale da cucina. Il tipo di legame che tiene insieme un cristallo influenza le sue proprietà generali, con cristalli ionici tendenti ad essere più duri con un punto di fusione più alto rispetto ai cristalli con legame covalente.
