पदार्थ विज्ञानमा अव्यवस्थित ढगले नयाँ पदार्थहरूलाई खोजने र उपयोग गर्नको सट्टा पदार्थको मौलिक रूपले बुझ्ने प्रयास गरिन्छ। पदार्थ विज्ञानको सबै प्रभागहरूको मूलसिद्धान्त कुनै पदार्थको इच्छित गुणहरूलाई तिनका अवस्थाहरू र आणविक संरचनामा चरित्रगत अंतर्संबन्ध स्थापित गर्न हुन्छन्। कुनै पनि पदार्थको संरचना (अतएव उनको गुण) उनको रासायनिक घटकहरूमा र प्रसंस्करणको विधिमा निर्भर गर्छ। रासायनिक सघटन, प्रसंस्करण र उष्मागतिकीको सिद्धान्त पदार्थको सूक्ष्मसरचना निर्धारित गर्छन्। पदार्थको गुण र उनको सूक्ष्मसरचनामा सीधा सबन्ध हुन्छ। पदार्थ विज्ञानमा एउटा उक्ति प्रचलित छ, ""पदार्थ मानिसहरू झैं हुन्छन्, तिनको कमिले नै ती पदार्थलाई रोचक बनाउँछ।"" कुनै पनि पदार्थको दोषरहित क्रिस्टलको निर्माण असंभव छ। वास्तवमा पदार्थविज्ञानी क्रिस्टल दोषहरू (रिक्ती, प्रक्षेप, विस्थापक अणु इत्यादि )को आवश्यकतानुसार नियंत्रित गरेर इनलाई मनले चाहेको पदार्थ बनाउँछन्।