Najbardziej popularną postacią dwutlenku krzemu jest krystaliczny kwarc, który jest twardy, kruchy i przezroczysty, o wysokiej temperaturze topnienia. Jest to jednak tylko jedna forma dwutlenku krzemu i właściwości związku zależą w pewnym stopniu od formy, w jakiej została znaleziona.
Dwutlenek krzemu lub krzemionka jest głównym składnikiem kilku rodzajów kryształów, a także głównym składnikiem szkła komercyjnego. Można również wytworzyć czyste szkło kwarcowe, znane jako stopiona krzemionka, ale jego wysoka temperatura topnienia ogranicza je do specjalistycznych zastosowań. Stopiona krzemionka ma bardzo małą rozszerzalność cieplną i dobrą odporność na szok termiczny i jest bardzo chemicznie obojętna. Podczas gdy kryształy kwarcu są niezwykle regularne w swojej strukturze molekularnej, a każda cząsteczka jest zorientowana w przewidywalny sposób na otoczenie, topiona krzemionka nie ma ze sobą spójnej orientacji cząsteczek krzemionki.
Dwutlenek krzemu jest związkiem dwóch najczęstszych pierwiastków w skorupie ziemskiej, krzemu i tlenu. Różne formy dwutlenku krzemu stanowią 59 procent skorupy ziemskiej i 95 procent wszystkich znanych skał. Jego powszechność i obojętność chemiczna sprawiły, że jest to bardzo ważne w przemyśle ludzkim. Włókna optyczne do telekomunikacji są przede wszystkim wykonane z krzemionki i są podstawowym surowcem dla kilku rodzajów ceramiki.
