天然水晶的生长环境，多是深藏于地底下、岩洞中，需要有丰富的地下水来源，地下水又多含有饱和的二氧化硅，同时此中的压力约需在大气压力下的二倍至三倍左右，温度则需在550-600℃间，它们在地下经历八千万年以上生长时间，水晶就会依着“六方晶系”的自然法则，而结晶成六方柱状的水晶了。水晶晶粒多而不乱，所有晶尖都指向洞体中心，有规律地生长。
在人为控制的理想环境当中，即是物理、化学条件都符合上述条件的状况下，水晶的生长速度大约每天0.8毫米（mm），这个速度也是许多人造水晶的实验室、工厂的标准生产速度。由此所培养出来的水晶，就是所谓的“人造水晶”（Synthetic Quartz），也有人称为“养晶”（Cultivated Quartz,Cultured Quartz）。人造水晶通常多切割为芯片供电子、计算机、通讯工业用。一般工业用途的人造水晶，其厚度约需3厘米左右，需要约40 天左右的时间来成长；若要供作珠宝业来磨成10厘米（100mm）以上的水晶球，在最理想的环境下，通常约需120～180天。在自然界中，情形就没有这么乐观，原料、水质、温度、压力等等的条件一直变化，很难达到理想状况，通常需要数万倍、或是数百万倍的时间，才能达到相同的成长。这也是为什么“地质年龄”动辄以“百万年”为计算基数，也是“天然水晶”之所以珍贵之处。
天然水晶(rock crystal）是一种石英结晶体矿物，它的主要化学成份是二氧化硅，化学式为SiO2，别名水精、水碧、水玉。发育良好的单晶为六方锥体，所以通常为块状或粒状集合体。一般为无色、灰色、乳白色，含其他矿物元素时呈紫、红、烟（茶）、黄、绿等。
主要成分为二氧化硅（SiO2），除此之外还有一些铬、锰、铜、铁等离子而造成折射产生多种颜色。纯净的无色透明的水晶是石英的变种。化学成分中含Si—46.7%，O—53.3%。由于含有不同的混入物而呈现多种颜色。紫色和绿色是由铁（Fe2+）离子致色，紫色也可由钛（Ti4+）所致，其他颜色由色心所致色。
针铁矿、赤铁矿、金红石、磁铁矿、石榴石、绿泥石等包裹体；发晶中则含有肉眼可见的似头发状的针状矿物的包裹体形成。含锰和铁者称紫水晶；含铁者（呈金黄色或柠檬色）称黄水晶；含锰和钛呈玫瑰色者称蔷薇石英，即粉水晶；烟色者称烟水晶；褐色者称茶晶；黑色透明者称为墨晶。
结晶完美的水晶晶体属三方晶系，常呈六棱柱状，柱体为一头尖或两头尖，多条长柱体连结在一块，通称晶簇，美丽而壮观。二氧化硅结晶不完整，形状可谓是千姿百态。
水晶透明度与透过它的光的质与量有关。光线透明过厚度为1厘米以上的水晶碎片或薄片时，可以清晰地看到映出的图像。如果底像不够清楚，仅见轮廓，那便是半透明。
天然水晶清澈透明，常含有云雾状、星点状或絮状气液包体，并往往有微裂纹。此外，天然水晶有偏光性，可见双晶现象，例如水晶球体，从上向下看，会见有双影现象。人工合成水晶或玻璃制品，体内均一纯净，毫无裂纹，内部往往有小气泡。球体由上往下看，见不到下面线条的双影。用手感识别，可感到合成水晶的比重大于天然水晶；天然水晶有冰凉之感，而玻璃有温感。
国际上将二氧化硅（sio2）即石英为原料的产品统称为水晶（crystal），为了便于区分，国际上通常以（Rockcrystal）来特指天然水晶。一般认为，石英玻璃和K9玻璃的产品非常精美，但由于可以大量的复制，因此收藏价值远比不上天然水晶。
