Los cristales se forman mediante un proceso llamado nucleación. La nucleación hace que ciertos átomos o moléculas se disuelvan en sus unidades individuales en un solvente. Estas moléculas se conectan entre sí para formar un núcleo. Finalmente, el núcleo crece lo suficientemente grande como para cristalizar, y las moléculas de soluto restantes se adhieren al núcleo hasta que se produce un equilibrio entre las moléculas en el cristal y en el disolvente.
El proceso de nucleación puede ser asistido o no asistido. La nucleación no asistida ocurre cuando el proceso de cristalización comienza con las propias moléculas, mientras que la nucleación asistida ocurre en una superficie sólida. En la nucleación asistida, las moléculas de soluto encuentran una superficie sólida y se adhieren a ella.
Los cristales pueden formarse en todas las partes del mundo, desde la superficie hasta lo más profundo de la tierra. Incluso pueden crecer a partir de vapores que son ricos en contenido mineral. Por ejemplo, el azufre a menudo se forma en áreas volcánicas debido al fenómeno de los gases calientes que se encuentran en entornos más fríos y depósitos de cristales. Los cristales también pueden crecer bajo otras condiciones variables. Por ejemplo, los cristales pueden formarse en las paredes de roca, en otros cristales o incluso en partículas de polvo. También pueden crecer rápidamente, lentamente o dejar de crecer por completo dependiendo de los cambios en la temperatura y la concentración del solvente.