图一所示，冰晶晶胞呈四棱柱形，的底面边长为4.52Å，高为7.34Å。冰晶分子排列的方式与金属镁晶体属同一晶系，但是通过X射线衍射法可以得知冰晶与金属镁在结构上还是有很大差别的。下表是大卫·马蒂亚斯·丹尼森（David Mathias Dennison，美国物理学家，后来计算出质子服从费米–狄拉克统计，拥有½自旋）于1921年对冰晶进行X射线衍射实验获得的结果：如上方冰晶结构示意图二所示，冰晶是由多层以六边形网格状排列的水分子组成的，其中每片单层冰晶都被称作“基面”（basal plane），冰晶基面的