Birçok katı ve bazı kristalli sıvılar, bir kristal yapı veya kristal kafes olarak bilinen, düzenli, tekrarlayan, üç boyutlu bir atom düzenine sahiptir. Buna karşılık, şekilsiz bir katı, uzun süre tekrar eden bir yapıya sahip olmayan, cam gibi bir katı madde türüdür. Kristal katı veya sıvıların fiziksel, optik ve elektriksel özelliklerinin çoğu kristal yapı ile yakından ilgilidir. Küçük kutulardan veya diğer üç boyutlu şekillerden oluşan kristal yapının yinelenen birimleri "hücreler" olarak adlandırılır. Bu hücrelerin birçoğu, genel yapıyı oluşturmak için tekrar eden, düzenli bir yapı halinde gruplandırılmıştır.
Bir kristalimsi malzemenin kristal yapısı o malzemenin genel özelliklerinin çoğunu etkileyebilir. Örneğin, malzemenin optik özelliklerini etkileyen ana belirleyici faktörlerden biridir. Kristal yapı ayrıca kristalin malzemenin reaktivitesini önemli ölçüde etkiler, çünkü kristalin katı veya sıvının dış kenarları ve yüzeyleri üzerindeki reaktif atomların düzenini belirler. Bazı malzemelerin elektriksel ve manyetik özellikleri de dahil olmak üzere diğer önemli malzeme özellikleri de büyük ölçüde kristal yapı ile belirlenir.
Mineraloglar, kristalograflar, kimyagerler ve fizikçiler laboratuvar ortamlarında genellikle kristal malzemeleri inceliyor. Kristal yapıların bazı basit yönleri basit geometrik ölçümlerle belirlenebilir, ancak x-ışınlarının, nötronların, elektronların veya diğer parçacıkların kırınımına dayanan çeşitli yöntemler yapının daha kolay ve daha doğru şekilde belirlenmesine olanak sağlar. Bazı araştırmacılar sadece verilen kristalin malzemenin yapısını belirlemekle ilgilenirken, diğerleri bu yapının malzemenin diğer özelliklerine nasıl bağlandığını belirlemekle daha fazla ilgilenmektedir. Yine diğer araştırmacılar, yapılarına dayanarak çeşitli malzemeler için faydalı uygulamalar bulmakla ilgilenmektedir ve hatta bazıları arzu edilen yapılarının beklenen özelliklerine dayanarak yeni kristal katı ve sıvıları sentezlemeye çalışmaktadır.
Teorik kristalin malzemelerin mükemmel ve tutarlı bir dizi tekrarlanan birimlerden oluşmasına rağmen, gerçek kristallerin kusurlara sahip olma eğiliminde olduğu belirtilmelidir. Bu kusurlar, çoğu durumda, aksi takdirde normal kristal yapısındaki düzensizliklerdir. Bazı durumlarda, bu bir atom belirli bir kristal yapıda normalde olduğundan farklı bir yer aldığında oluşur. Bu atomun farklı özelliklerinin, kristalin yapısal birimlerinin kendilerini etraflarında nasıl düzenledikleri üzerinde önemli etkileri olabilir. Benzer şekilde, gerçek kristallerin kusurları veya düzensizlikleri, kristal malzemenin genel özellikleri üzerinde önemli etkilere sahip olabilir.
