二氧化矽是自然界中分布很廣的一種礦物，化學家稱它為矽石，而地質學家叫它為石英，約占地殼總重量的12%。
石英有許多變種，色彩眾多的瑪瑙，晶瑩透徹的水晶，斑斕奪目的蛋白石，光彩耀人的玉髓（綠玉髓、血滴石），稀奇古怪的碧石（碧玉），能打火的燧石等等，都是矽和氧組成的不同化合物。
無色透明的石英晶體，就是水晶。自然界大塊的水晶看上去好像玻璃，又似冬天的冰塊，所以希臘語“水晶”一詞的意思就是“冰”。
水晶中如果含有少量的錳，就呈紫色，叫紫水晶（紫晶）；如果含有少量植物雜質，就成為淡黃、金黃和褐色的煙晶；如果含有少量的碳，就成為黑色而幾乎不透明的墨晶。二氧化矽還可能因某種物理原因而形成瑪瑙和碧玉。
1880年，法國科學家皮埃爾?居裏和日阿克?居裏兄弟倆發現了水晶在物理學上的重要現象。他們把水晶晶體切成平行的薄片，放在兩塊金屬板之間，在外來重力的作用下，出現了非常奇怪的現象：如果壓緊或者拉長這種薄片，那麼在晶片的兩端就聚積了相反符號的電荷。
居裏兄弟倆發現的水晶的這種特性，使人們有可能把機械能轉變為電能。在交流電作用下，水晶薄片就會以高頻率振動而產生超聲波振蕩，這種現象叫做壓電現象。但是，這一發現經過很長的時間才得到了應用。
隨著科技的不斷發展，水晶切成單晶片後製成的水晶諧振器，是製造石英靜電計、石英電子手表中的不可缺少的儀器。人造衛星、導彈、飛機、艦艇、電子顯微鏡、電視、廣播等等，都要用上它。
現在世界上巳經建立起幾十個人造水晶工廠，水晶也越來越廣泛的用於工業生產和科學技術領域。