Der Begriff Spezies wird in der Werkstofftechnik überwiegend im chemisch-physikalischen Sinn verwendet und bezeichnet eindeutig definierte atomare, molekulare oder ionische Einheiten innerhalb eines Systems. Beispiele sind Atomarten (z.B. Fe‑Atome), Ionen (Fe²⁺, O²⁻), Moleküle (H₂, H₂O), Radikale oder Defektkomplexe im Festkörper.

In Legierungen und keramischen Systemen beschreibt man Zusammensetzung und Reaktionsgleichgewichte über die Konzentration verschiedener Spezies in den beteiligten Phasen. Thermodynamische Modelle (z.B. CALPHAD, Defektchemie) arbeiten explizit mit chemischen Spezies, deren chemisches Potential, Aktivität und Aktivitätskoeffizienten die Gleichgewichts- und Transporteigenschaften bestimmen.

In der Festkörperphysik spielen geladene Spezies wie Elektronen, Löcher und ionische Defekte (Vakanz‑, Zwischengitter- und Substitutionsspezies) eine zentrale Rolle. Sie steuern elektrische Leitfähigkeit, Diffusion, Kriechverhalten und Korrosion. Die Unterscheidung zwischen Gitterplätzen und besetzenden Spezies ist grundlegend für das Verständnis von Nichtstöchiometrie und Defektassoziation.

In Oberflächen- und Grenzflächenprozessen bezeichnet man adsorbierte oder reagierende Teilchen als Oberflächenspezies. Deren Art, Bedeckungsgrad und Bindungszustand bestimmen Benetzbarkeit, Katalyse, Haftung und Schichtwachstum. In elektrochemischen Systemen werden redoxaktive Spezies in Elektrolyt, Doppelschicht und Elektrodenmaterial getrennt betrachtet, um Reaktionskinetik und Degradation zu beschreiben.