La minéralogie est la science qui étudie les minéraux

Un minéral 

est une substance formée naturellement, généralement inorganique, exceptionnellement organique.

Un minéral donné est caractérisé par une formule chimique et une structure cristalline, c'est-à-dire respectivement par la nature des atomes qui le composent et leur agencement dans l'espace. La minéralogie concentre les diverses approches d'étude des minéraux sur ces bases théoriques.

Plusieurs propriétés et méthodes permettent de caractériser un minéral. Pour étudier un minéral donné, le minéralogiste exploitera, entre autres :
• sa structure cristalline à l'état solide (le plus souvent étudiée à l'aide de la diffraction des rayons X) 
• sa composition chimique (souvent analysée à la microsonde électronique)  
• ses propriétés mécaniques : densité ou masse volumique, dureté, clivage, cassure, fracture, toucher  
• ses propriétés optiques : couleur, trace, éclat, transparence, indice de réfraction, analyse interférentielle à l'aide de rayons X  
• les liaisons entre les atomes, qui peuvent être notamment : covalentes, ioniques, métalliques
• ses propriétés chimiques : photoluminescence, réactivité avec les acides, coloration sous la flamme 
• sa phase (solide, liquide ou gazeuse)  
• sa solubilité (dans l'eau et dans les acides)  
• ses propriétés électriques et thermiques. 

L'échelle de dureté de Mohs

fut inventée en 1812 par le minéralogiste allemand Friedrich Mohs afin de mesurer la dureté des minéraux. Le numéro 1 étant le moins dur (talc) et le numéro 10 le plus dur (diamant).

La structure cristalline 

(structure d'un cristal) est complètement décrite par les paramètres de son réseau de Bravais, son groupe d'espace et la position des atomes dans la maille. Ces atomes se répètent dans l'espace sous l'action des opérations de symétrie du groupe d'espace et forment ainsi la structure cristalline. Cette structure est un concept fondamental pour de nombreux domaines de la science et de la technologie.

Un réseau de Bravais 

est un réseau de nœuds obtenu par translation suivant des vecteurs de base à partir d'un nœud unique. Les réseaux de Bravais sont classés en 14 types en trois dimensions (5 types en deux dimensions) et représentent la périodicité de la structure cristalline. Celle-ci est obtenue à partir d'un ensemble minimal d'atomes occupant l'unité asymétrique, répétés dans l'espace selon les opérations du groupe d'espace du cristal. Tous les matériaux cristallins ont une périodicité correspondant à l'un de ces réseaux (mais pas les quasi-cristaux). 

Le clivage 

est l'aptitude de certains minéraux à se fracturer selon des surfaces planes dans des directions privilégiées lorsqu'ils sont soumis à un effort mécanique (un choc ou une pression continue). L'existence et l'orientation des plans de clivage dépendent de la symétrie et de la structure cristalline. Lorsque les surfaces de fractures sont irrégulières, on parle de cassure. Clivages et cassures sont des critères importants de détermination des minéraux.
Il existe parfois des plans de séparation qui ne sont pas des clivages. Ces séparations ne sont pas directement liées à la structure du cristal mais s'expliquent par des variations dans la géométrie du réseau causées par un accident : altération, présence de macle…
Le clivage est un élément important que les lapidaires prennent en compte pour la taille des gemmes. Les pierres avec un clivage facile peuvent se briser, ce qui les rend difficiles à tailler, les plans de clivage étant parfois très difficiles à distinguer. A l'opposé, les techniques de taille par percussion mettent à profit les clivages pour façonner une pierre selon sa forme cristalline naturelle. Le clivage a également été employé pour scinder de gros cristaux en pièces plus petites.