Feste Stoffe sind durch eine im Vergleich zu Flüssigkeiten und Gasen stark eingeschränkte Teilchenbewegung und eine definierte Form- und Volumenstabilität gekennzeichnet. In der Kontinuumsbeschreibung werden sie als feste Medien mit endlicher Steifigkeit und charakteristischem elastischem sowie häufig plastischem Verformungsverhalten modelliert.

Auf atomarer Ebene lassen sich Festkörper primär in kristalline und amorphe (glasartige) Strukturen einteilen. Kristalle besitzen eine periodische Gitterstruktur mit translationaler Symmetrie; daraus resultieren richtungsabhängige (anisotrope) Eigenschaften, z. B. bei Metallen, Keramiken und vielen Halbleitern. Gläser und andere amorphe Festkörper weisen nur Nahordnung auf, ihre Fernordnung ist statistisch; dies führt oft zu isotropen mechanischen und optischen Eigenschaften.

Die Bindungsverhältnisse (metallisch, kovalent, ionisch, van-der-Waals, Wasserstoffbrücken) bestimmen maßgeblich Elastizitätsmodul, Härte, Zähigkeit, Schmelzpunkt und Diffusionsverhalten. Aus werkstofftechnischer Sicht werden feste Stoffe weiter nach chemischer Zusammensetzung und Mikrostruktur in Metalle, Keramiken, Polymere und Verbundwerkstoffe klassifiziert.

Mechanisch zeigen Festkörper im Gegensatz zu Fluiden Scherspannungs-Tragfähigkeit. Kennzeichnend sind Spannungs-Dehnungs-Kurven mit elastischem Bereich, ggf. ausgeprägter Streckgrenze und duktiler oder spröder Bruchcharakteristik. Thermische und elektrische Transportphänomene in Festkörpern werden durch Phononen, Elektronen und ggf. Defekte (Versetzungen, Leerstellen, Korngrenzen) kontrolliert.

Die gezielte Einstellung von Struktur und Defektpopulation erlaubt die anwendungsorientierte Optimierung fester Werkstoffe, etwa in der Mikroelektronik, der Strukturmechanik oder der Energietechnik.