Solida material bildas av tätt packade atomer som interagerar sinsemellan. Dessa interaktionen resulterar i de mekaniska, termiska, elektriska, magnetiska och optiska egenskaperna för fasta material. Beroende på olika faktorer vid bildandet av ett fast material kan materialets atomer forma regelbundna geometriska mönster (kristall) eller oregelbundna sådana (amorf struktur).
Merparten av fasta tillståndets fysik fokuserar på kristaller. Huvudsakligen beror detta på att periodiciteten av atomerna i kristaller främjar matematisk modellering. Därav har kristallina material ofta elektriska, magnetiska, optiska och mekaniska egenskaper som kan nyttjas i ingenjörskonst.
Krafterna mellan atomer i kristaller kan se ut på många olika vis. Exempelvis i en natriumkloridkristall (bordssalt) är kristallen uppbyggd av natrium- och kloridjoner som hålls samman med jonbindningar. I andra kristaller formar atomerna kovalenta bindningar. I metaller delar hela kristallen på elektronerna i så kallade metallbindningar. Ädelgaser å andra sidan har inte dessa typer av bindningar och hålls i fast fas samman av Van der Waals-krafter som resulterar från polariseringen av varje atoms elektronmoln. Skillnaderna mellan de olika typerna av fasta material uppkommer ur skillnaderna mellan deras bindningar.
