Mikrostruktura je način, kako se material združi v zelo majhnem obsegu. Mikrostruktura predmeta ni vidna s prostim očesom, čeprav se vzorci, prisotni na mikroskopski ravni, lahko ponovijo na večji ravni. Ta večja raven je makroskopska raven; opazovalcu bo dal osnovni vtis o osnovni zasnovi materiala. Mikrostruktura predmeta določa večino njegovih fizikalnih lastnosti. Obstajajo štiri glavne kategorije, v katere materiali spadajo glede na njihovo mikrostrukturo: keramični, kovinski, polimerni in kompozitni.
Zdi se, da se fizična struktura materiala spreminja glede na to, kako natančno ga pogledate. Ko predmet držite na dosegu roke, je videti drugače, kot če je v širini roke stran od obraza osebe. Enako velja, če predmet opazujemo pod mikroskopom. Da bi ustvarili standardno definicijo mikrostrukture, moč povečave, ki se uporablja za ogled, ni večja od 25x.
Ko strukturo opazujemo pri višji ali manjši moči, je videti drugače. Te druge opazne strukture, zlasti manjše, lahko pomembno vplivajo na lastnosti predmeta. Namesto razširitve definicije mikrostrukture se elementi, ki sestavljajo mikrostrukturo, spremenijo, da se prilagodijo razlikam v osnovni strukturi.
Kot primer je mogoče pogledati makroskopski svet. Če bi bil sistem avtocest opazovana postavka, bi bila cesta mikrostruktura. Različne ceste so narejene iz različnih materialov in imajo zato različne lastnosti. Tako je cesta razdeljena na vrste cest.
Na splošno mikrostrukturo opazimo tako, da vzamemo papir tanke rezine predmeta in jih damo pod mikroskop. Te rezine so tako tanke, da svetloba sije skozi njih in poudari osnovno strukturo. Glede na opazovani material se lahko uporabijo druge metode, kot je elektronska mikroskopija ali rentgenski žarki.
Z opazovanjem prisotnih materialov in opazovanjem njihovega medsebojnega delovanja je mogoče predvideti, kako bo material deloval na makroskopski ravni. Nekateri materiali imajo določene lastnosti, zato, ko so prisotni, te lastnosti prenesejo na material kot celoto. Njihova osnovna struktura kaže tudi, kako bo material deloval. Na primer, material, kjer je struktura razporejena v dolge plošče, ki se ne prepletajo, je lahko nagnjen k zlomu ali upogibanju.
Te lastnosti se združijo, da dajo materialu široko klasifikacijo. Ti razredi povedo osnovne lastnosti materiala brez potrebe po opazovanju njegove dejanske strukture. Trije od njih – keramične, kovinske in polimerne – so čiste zbirke posebne vrste strukture. Četrta, sestavljena, je mešanica treh osnovnih vrst.