Ein Kristall ist ein Festkörper, dessen Atome, Ionen oder Moleküle in einer periodischen, dreidimensionalen Gitterstruktur angeordnet sind. Diese Fernordnung unterscheidet kristalline von amorphen Werkstoffen. Die räumliche Anordnung wird durch das Kristallgitter beschrieben, das sich aus einer Elementarzelle und einem Bravais-Gitter ergibt. Symmetrieeigenschaften des Gitters bestimmen zahlreiche physikalische Eigenschaften wie Elastizität, elektrische Leitfähigkeit oder Anisotropie.

In der Werkstofftechnik wird zwischen Einkristallen und Vielkristallen unterschieden. Einkristalle, etwa Kupfer- oder Wolframeinkristalle, besitzen über makroskopische Längenskalen eine einheitliche kristallographische Orientierung und dienen als Modellwerkstoffe zur Grundlagenforschung, z.B. zur Untersuchung von Versetzungsbewegung. Technische Metalle und Keramiken liegen meist als polykristalline Aggregate mit Körnern unterschiedlicher Orientierung vor; ihre Grenzflächen (Korngrenzen) beeinflussen Kriechverhalten, Zähigkeit und Diffusion.

Mischkristalle entstehen, wenn Fremdatome das Wirtsgitter substituieren oder interstitiell besetzen und so Legierungseffekte wie Festigkeitssteigerung hervorgerufen werden. Kristallinität bezeichnet den Anteil geordneter Bereiche in einem Werkstoff, insbesondere bei Polymeren mit teils amorphen, teils kristallinen Domänen. Spezielle Strukturen wie Mesokristalle sind hierarchische Anordnungen nanoskaliger Kristallite mit kollektiver Orientierung. Primärkristalle bilden sich als erste feste Phase bei der Erstarrung und prägen das Erstarrungsgefüge. Insgesamt ist das Verständnis kristalliner Strukturen zentral für die gezielte Einstellung von Eigenschaften moderner Hochleistungswerkstoffe.