1824年，一位叫弗里希.摩斯的奥地利矿物学家，从许多矿物中抽出10个品种，经过科学实验测出它们的相对硬度，由此得出水晶硬度为摩氏7。尽避后来美国国家标准局使用、推广更科学的诺普硬度测试器，但世界上许多国家的珠宝商，仍习惯于摩氏硬度表。
在自然界中，水晶常呈晶簇产出，造型美观。结晶完美的水晶晶体属六方晶系，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，通称晶族，美丽而壮观。二氧化硅结晶不完整，形状可谓是千姿百态。除了常见的长柱状外，还有似宝剑形，有的若板状，有的如短柱形，有的像双锥。有的小如手指，有的大如巨石；有的不足半两，有的重达300多公斤。
水晶呈无色、紫色、黄色、绿色及烟色等。具有玻璃光泽，透明至半透明，硬度7，性脆，比重2.65，无解理，贝壳状断口，也有好的平等脊的人字形断口。紫水晶具有清楚的二色性，黄水晶和茶水晶具有弱的二色性。发光水晶具有强烈的磷光性。带绿色的砂金水晶在长、短波紫外线照射下发灰绿色荧光，具有猫眼、虹彩和砂金效应。水晶具压电性。