在理想的完整晶体中，原子按一定的次序严格地处在空间有规则的、周期性的格点上。但在实际的晶体中，原子的排列往往存在偏离，形成所谓的晶体缺陷，破坏了晶体的对称性。这些缺陷按几何形状和涉及的范围可分为点缺陷、线缺陷和面缺陷。点缺陷是指三维尺寸都很小，不超过几个原子直径的缺陷，主要包括空位和间隙原子。空位是指未被原子所占有的晶格结点，间隙原子则是处在晶格间隙中的多余原子。点缺陷的出现使周围原子发生靠拢或撑开，造成晶格畸变，从而影响材料的强度、硬度和电阻率。在金属中，点缺陷越多，其强度和硬度越高。
线缺陷是指三维空间中在二维方向上尺寸较小，在另一维方面上尺寸较大的缺陷。位错属于此类缺陷。位错是晶体中的某处有一列或若干列原子发生了某种有规律的错排现象，是线缺陷的一种。线缺陷对材料的机械性能影响显著，能够影响材料的强度和塑性。
面缺陷则是指二维尺寸很大而第三维尺寸很小的缺陷，通常包括晶界和亚晶界。面缺陷对材料的物理性能影响很大，可极大影响材料的导热、电阻、光学性能等。面缺陷还能显著影响材料的机械性能，如强度、塑性。
缺陷不仅影响材料的物理性能，还影响其化学性能。缺陷特别是材料表面的缺陷，会在大气环境下形成原电池模型，加速材料腐蚀。表面能量同样会因缺陷而受到影响，从而影响表面化学活性和化学能等。通过合理利用缺陷，可以改善材料的某些性能。例如，在半导体材料中进行掺杂，形成空穴，可以极大提高半导体材料的性能。
