Krystaliczne ciała stałe składają się z atomów, jonów i cząsteczek ułożonych w określone i powtarzające się trójwymiarowe wzory. W przeciwieństwie do bezpostaciowych ciał stałych, które topią się w zakresie temperatur, krystaliczne ciała stałe mają określone temperatury topnienia. Krystaliczne ciała stałe to metaliczne, jonowe, sieciowe atomowe i molekularne ciała stałe, a prawdziwe ciała stałe są krystaliczne.
W metalicznych ciałach stałych elektrony walencyjne zawierają razem naładowane dodatnio jądra atomów metalu. Elektrony są zdelokalizowane, ponieważ nie są związane z konkretnymi atomami. Metaliczne ciała stałe, w tym większość metali i ich stopów, są twarde, błyszczące i plastyczne oraz mają wysokie przewodnictwo elektryczne i cieplne. Elektrostatyczne wiązania przyciągają aniony i kationy, tworząc sieć krystaliczną i tworzą jonowe ciało stałe, takie jak chlorek sodu lub sól kuchenna. Każdy jon w krysztale jonowym jest otoczony jonami o przeciwnym ładunku.
W sieciowych atomowych ciałach stałych wiązania kowalencyjne zawierają atomy razem, tworząc duże kryształy. Te ciała stałe zawierają diamenty, rubiny i inne kamienie szlachetne. Cząsteczki stałe, takie jak lód, składają się z cząsteczek kowalencyjnych utrzymywanych razem przez siły międzycząsteczkowe. Te wiązania nie są tak silne, jak te występujące w innych ciałach stałych, a cząstki stałe cząsteczek mają zwykle niższe temperatury wrzenia i topnienia. Bezpostaciowe ciało stałe nie ma struktury krystalicznej i ma nieregularny wzór wiązania. Chociaż szkło wydaje się krystaliczną substancją stałą, mięknie i topi się w zakresie temperatur. Bezpostaciowe ciała stałe obejmują szkło, plastik i smołę.
