二氧化硅是自然界中分布很广的一种矿物，化学家称它为硅石，而地质学家叫它为石英，约占地壳总重量的12％。
石英有许多变种，色彩众多的玛瑙，晶莹透彻的水晶，斑斓夺目的蛋白石，光彩耀人的玉髓（绿玉髓、血滴石），稀奇古怪的碧石（碧玉），能打火的燧石等等，都是硅和氧组成的不同化合物。
无色透明的石英晶体，就是水晶。自然界大块的水晶看上去好像玻璃，又似冬天的冰块，所以希腊语“水晶”一词的意思就是“冰”。
水晶中如果含有少量的锰，就呈紫色，叫紫水晶（紫晶）；如果含有少量植物杂质，就成为淡黄、金黄和褐色的烟晶；如果含有少量的碳，就成为黑色而几乎不透明的墨晶。二氧化硅还可能因某种物理原因而形成玛瑙和碧玉。
1880年，法国科学家皮埃尔？居里和日阿克？居里兄弟俩发现了水晶在物理学上的重要现象。他们把水晶晶体切成平行的薄片，放在两块金属板之间，在外来重力的作用下，出现了非常奇怪的现象：如果压紧或者拉长这种薄片，那么在晶片的两端就聚积了相反符号的电荷。
居里兄弟俩发现的水晶的这种特性，使人们有可能把机械能转变为电能。在交流电作用下，水晶薄片就会以高频率振动而产生超声波振荡，这种现象叫做压电现象。但是，这一发现经过很长的时间才得到了应用。
随着科技的不断发展，水晶切成单晶片后制成的水晶谐振器，是制造石英静电计、石英电子手表中的不可缺少的仪器。人造卫星、导弹、飞机、舰艇、电子显微镜、电视、广播等等，都要用上它。
现在世界上已经建立起几十个人造水晶工厂，水晶也越来越广泛的用于工业生产和科学技术领域。