Химическия състав и вътрешната структура (кристална решетка) на минералите определят физическите свойства на съответния кристал – външна форма, твърдост, цепителност, лом, относително тегло, а също така и съответните оптични свойства.

Структурата на минералите и скъпоценните камъни описва начина на подредба в пространството на атомите, които ги изграждат.

За кристална структура говорим, когато атомите, йоните или молекулите са подредени в пространството по определен начин (кристална решетка), характеризиращ се с повтаряемост и определена симетрия. В противовес на това е аморфната структура, характеризираща се с липсата на подреденост и повтаряемост. Примери за материали с кристална структура са повечето минерали и скъпоценни камъни – диамант, берил, кварц, турмалин и т.н. Аморфна структура имат опала, кехлибара, обсидиана, стъклото (включително т.н. “кристално” стъкло). Основна разлика между кристалните и аморфните материали, освен подредбата на техните атоми е следната: при материалите с кристална структура определени физични (механични, оптични, електрически и др.) свойства често се проявяват по различен начин в различните направления на кристалната структура. Това качество се нарича анизотропност. При аморфните материали, свойствата се проявяват по еднакъв начин без да зависят от направлението в пространството, т.е. наблюдава се изотропност. Проява на анизотропност е оптическата характеристика плеохроизъм (дву- и трицветност) – изменение на цвета на скъпоценния камък или неговата интензивност в зависимост от направлението на падащата светлина по отношение осите на симетрия, или с други думи – погледнати от различен ъгъл камъните имат различен цвят или интензивност на цвета. Пример за камъни със силно изразен плеохроизъм са рубин, сапфир, танзанит.

Минералите и скъпоценните камъни допълнително могат да се разделят на такива с монокристална (макрокристална) и микрокристална структура. Микрокристалната структура се характеризира от микроскопични кристалчета, имащи всички характеристики на макрокристала, но самите те са свързани хаотично помежду си и изграждат съответния камък като агрегат и могат да се наблюдават единствено при много голямо увеличение, напр. с микроскоп.

Характерно при това е, че някои минерали съществуват и с монокристална и микрокристална структура. Например кварцът може да израства в големи (видими с просто око) до огромни монокристали (планински кристал, аметист, цитрин), или да съществува в микрокристална форма (халцедон с неговите разновидности ахат, оникс, хелиотроп, яспис и т.н.).

Науката, изучаваща кристалната структура на телата, се нарича КРИСТАЛОГРАФИЯ. Кристалографията различава 7 кристални системи. Под кристална система се разбира комбинацията от оси на симетрия и ъглите на пресичане помежду им в кристалната решетка. Кристалните системи са следните:

• КУБИЧНА (изометрична) – диамант, флуорит, гранат, шпинел. Всичките три оси на симетрия са с еднаква дължина и са перпендикулярни една на друга.

• ТЕТРАГОНАЛНА – халкопирит, рутил, циркон. Две от общо трите оси на симетрия са с еднаква дължина, третата е по-къса или по-дълга от тях, като и трите оси са перпендикулярни една на друга.

• ХЕКСАГОНАЛНА – апатит, берил, изумруд, сугилит. Три от общо четирите оси се намират в една равнина, имат еднаква дължина и се пресичат на 120⁰. Четвъртата ос е с различна дължина и е препендикулярна на равнината на останалите три оси.

• ТРИГОНАЛНА – ахат, аметист, цинобър, рубин, хематит, сапфир, турмалин. Три от общо четирите оси се намират в една равнина, имат еднаква дължина и се пресичат на 120⁰. Четвъртата ос е с различна дължина и е препендикулярна на равнината на останалите три оси. Разликата между тригоналната и хексагоналната системи е в симетрията – при хексагоналната система основата на призмата е шестоъгълник, а при тригоналната – триъгълник.

• ОРТОРОМБИЧНА – александрит, андалусит, хризоберил, перидот, пренит, топаз, танзанит, зоисит. Трите оси на симетрия са перпендикулярни една на друга, но са с три различни дължини.

• МОНОКЛИННА – азурит, чароит, хризокола, диопсид, фуксит, хаулит, кунцит, жадеит, малахит, лунен камък, нефрит, серпентин. Трите оси на симетрия са с различна дължина, като две от тях са перпендикулярни една на друга, а третата е на ъгъл различен от 90⁰ спрямо плоскостта на другите две.

• ТРИКЛИННА – амазонит, лабрадорит, родонит, слънчев камък, тюркоаз. Трите оси на симетрия са с различна дължина, като сключват произволни, различни от 90⁰, ъгли помежду си.