Les cristaux sont classifiés selon sept systèmes cristallins basés sur leurs symétries et leurs paramètres de maille (longueur des côtés et angles). Ces systèmes incluent cubique, tétragonal, orthorhombique, monoclinique, triclinique, hexagonal et rhomboédrique.

Les cristaux possèdent des propriétés physiques uniques telles que l'anisotropie, qui est la variation de propriétés (conductivité, dureté) selon la direction dans le cristal. Cette propriété est due à l'arrangement ordonné des atomes.

En raison de leur structure ordonnée, certains cristaux, comme le quartz et la calcite, présentent des propriétés optiques telles que la double réfraction, où un rayon lumineux se divise en deux lorsqu'il traverse le cristal.

Les minéraux tels que le quartz, le mica ou le feldspath sont des exemples courants de cristaux naturels. Les gemmes, comme les diamants et les rubis, sont également des cristaux connus pour leur beauté et leurs applications en joaillerie.

La formation des cristaux dans la nature se produit généralement par un refroidissement et une solidification lente de liquides (par exemple, le magma), ou par un processus de précipitation à partir de solutions saturées.

Les cristaux de silicium sont essentiels dans la fabrication de composants électroniques tels que les circuits intégrés et les puces informatiques. Leur structure ordonnée permet un contrôle précis des propriétés électriques.

Les cristaux de quartz sont utilisés dans les horloges et montres pour leur capacité à vibrer à une fréquence constante lorsqu'ils sont soumis à une tension. Les cristaux optiques sont aussi utilisés dans les lasers et les équipements de communication.

Depuis l'Antiquité, l'homme est fasciné par les cristaux, les utilisant pour l'ornementation et la science. Au cours des siècles, l'étude des cristaux a permis de révéler des aspects fondamentaux de la matière. Dès les débuts des civilisations, les cristaux étaient déjà prisés pour leur beauté et leurs propriétés mystérieuses. Les anciens Grecs pensaient que le cristal de roche, qu'ils appelaient 'crystallum', était de la glace éternelle, tandis que d'autres civilisations utilisaient des minéraux cristallins pour leurs propriétés curatives supposées ou simplement pour leur éclat.

Au Moyen-Âge et à la Renaissance, l'étude des cristaux se confondait souvent avec l'alchimie, la recherche des secrets de la matière et de la transmutation des éléments. C'est au XIXe siècle que la cristallographie commence à se constituer en discipline scientifique grâce aux progrès de l'optique et des mathématiques. William H. Bragg et Lawrence Bragg, au début du XXe siècle, ont utilisé la diffraction des rayons X pour déterminer la structure atomique des cristaux, une avancée qui leur valut le prix Nobel en 1915.