在理想的完整晶體中，原子按一定的次序嚴格地處在空間有規則的、周期性的格點上。但在實際的晶體中，原子的排列往往存在偏離，形成所謂的晶體缺陷，破壞了晶體的對稱性。這些缺陷按幾何形狀和涉及的范圍可分為點缺陷、線缺陷和面缺陷。點缺陷是指三維尺寸都很小，不超過幾個原子直徑的缺陷，主要包括空位和間隙原子。空位是指未被原子所占有的晶格結點，間隙原子則是處在晶格間隙中的多余原子。點缺陷的出現使周圍原子發生靠攏或撐開，造成晶格畸變，從而影響材料的強度、硬度和電阻率。在金屬中，點缺陷越多，其強度和硬度越高。線缺陷是指三維空間中在二維方向上尺寸較小，在另一維方面上尺寸較大的缺陷。位錯屬于此類缺陷。位錯是晶體中的某處有一列或若干列原子發生了某種有規律的錯排現象，是線缺陷的一種。線缺陷對材料的機械性能影響顯著，能夠影響材料的強度和塑性。面缺陷則是指二維尺寸很大而第三維尺寸很小的缺陷，通常包括晶界和亞晶界。面缺陷對材料的物理性能影響很大，可極大影響材料的導熱、電阻、光學性能等。面缺陷還能顯著影響材料的機械性能，如強度、塑性。缺陷不僅影響材料的物理性能，還影響其化學性能。缺陷特別是材料表面的缺陷，會在大氣環境下形成原電池模型，加速材料腐蝕。表面能量同樣會因缺陷而受到影響，從而影響表面化學活性和化學能等。通過合理利用缺陷，可以改善材料的某些性能。例如，在半導體材料中進行摻雜，形成空穴，可以極大提高半導體材料的性能。