Mange stoffer kan framstå i flere tilstander, eller faser, innenfor en aggregattilstand. Disse fasene kalles allotropiske tilstander. Det er for eksempel tre tilstander av jern i fast form (alfa, gamma og delta), avhengig av temperatur og trykk, og karbon kan framstå både som grafitt og diamant i fast form. En forskjell innenfor ulike faser av stoffer i fast form kan skyldes krystallstrukturen, eller oppsettet, av atomene. Mindre kjente faser innbefatter plasmaer, Bose-Einstein-kondensat, fermionisk kondensat og de paramagnetiske og ferromagnetiske tilstandene av magnetisk materiale.