Substrat je osnovni material ali plast materiala, na katerem se izvajajo drugi materiali ali postopki. Vključuje lahko vse, od podzemnih površin v kmetijstvu, na katerih rastejo rastline, do plasti silicijevega polprevodnika, ki se uporablja kot temelj za gradnjo električnih vezij, in celic ali drugih bioloških medijev, na katere delujejo encimi. Izraz substrat se pogosto uporablja v medicini in proizvodnji mikročipov, vendar je skupen tudi za geologijo in druge naravne procese.
Silicijev substrat je nedvomno ena najkompleksnejših sintetičnih struktur, izdelanih v mikrometrskem in nanometrskem merilu. Zasnove mikročipov in sončnih celic uporabljajo več vodoravnih plasti, pri čemer ima tipičen mikročip od leta 2011 več funkcionalnih substratov ali temeljev za plasti nad njimi. Polprevodniški material se začne s plastjo naprave iz tranzistorjev, ki jo nadgradi povezovalna plast do plasti naprave nad njo. Med temi odseki sta dodani tako izolacijski kot metalizacijski sloji substrata ter vezni sloji, ki ohranjajo celotno strukturo skupaj in funkcionalno. Raziskave medsebojno povezanih horizontalnih in navpičnih plasti, ki naredijo tridimenzionalni mikročip v obliki kocke, so naslednji korak naprej pri povečanju pomnilnika in hitrosti obdelave.
V nasprotju s proizvodnjo vezja je encimski substrat že naravna tridimenzionalna oblika. Encimi so beljakovinske molekule, ki delujejo kot katalizatorji v biokemiji. Nikotinamid adenin dinukleotid (NADH) je primer koencima vitamina B3, ki se veže na celični substrat v človeškem telesu. Aktivno substratno mesto, kjer se veže, nato encim spremeni in ta del substrata se sprosti kot produkt reakcije. Ker se sam encim v procesu ne spremeni, se nato premakne na druge lokacije, da še naprej omogoča bistvene reakcije, kot sta celično dihanje in proizvodnja energije v telesu.
Geološki procesi se pogosto nanašajo na substrate kot na metodo za določanje starosti in sestave zemeljske skorje. Nižje plasti kamnin, ki jih pogosto imenujemo plasti, veljajo za starejše in pogosto vsebujejo zgodnje fosilizirane primere življenja na Zemlji, če so bile odložene vodoravno in jih podnebni učinki niso prevrnili. Podobne raziskave, opravljene s preučevanjem globokih plasti v ledenih ploščah na Antarktiki, se uporabljajo za ugotavljanje sestave atmosfere v daljni preteklosti prek ujetih plinov v ledenih substratih, pa tudi obdobij ledene dobe v zgodovini zemeljskega podnebja. Povezani procesi se uporabljajo pri analizi zgornjih 6 palcev (15.24 centimetra) talnih substratov glede hranil, zadrževanja vode, ujetega zraka in tako naprej, da se določi rodovitnost tal za optimalno rast pridelka.