水晶属氧化物类宝石。其化学成分主要为二氧化硅，化学式为SiO2，即氧原子是硅原子的2倍。
水晶属中级晶族、三方晶系。根据晶体是否有高次轴以及有一个或多个高次轴，把晶体中存在的32个对称型归纳为低、中、高级三个晶族。在各晶族中，再根据晶体对称特点划分为七个晶系：等轴晶系，三方晶系，四方晶系，六方晶系，单斜晶系，三斜晶系和复方晶系。水晶因具有一个三次轴，而属于中级晶族、三方晶系。
水晶属一轴晶正光性。因水晶具有一个光轴而称为一轴晶。当光波垂直一轴晶光轴方向入射时，光发生双折射，分解成振动方向互相垂直的两束光，此时，一组分光的振动方向平行于光轴，为非常光的折射率，另一组分光的振动方向与光轴垂直，折射率与常光折射率相等。当非常光折射率值大于常光折射率值时，称为一轴晶正光性；当非常光折射率值小于常光折射率值时，称为一轴晶负光性。水晶的非常光折射率值（1.553)大于常光折射率值（1.544），所以水晶的光性称为一轴晶正光性。
水晶的双折射率。水晶的非常光折射率值为1.553，常光折射率值为1.544，这二者相减的差0.009，就是水晶的双折射率值。
水晶的颜色为他色。所谓他色，即由化学成分中微量元素引起的颜色，或称为机械混入物引起的颜色。化学成分为纯二氧化硅水晶的晶体为无色，含微量三价铁和二价锰呈紫色，含微量二价铁呈黄色，含微量铁呈绿色，含微量二价猛、四价钛呈粉色，含微量三价铝呈烟色。
水晶的光泽为玻璃光泽。所谓光泽，即宝石矿物表面对光的反射能力。根据光泽的强弱可以将光泽分为金属光泽、半金属光泽、金刚光泽和玻璃光泽等。
