严格地说，物理上的固态应当指“结晶态”，也即各种晶体所具有的状态。最常见的晶体是食盐，由许多立方形晶体构成。还有许多颜色、形状各异的规则晶体。物质在固态时的突出特征是有一定的体积和几何形状，物理性质具有各向异性。有一定的熔点，熔化时温度不变。

在固体中，分子或原子有规则地排列。每个分子或原子在各自固定的位置上振动。晶体的这种结构称为空间点阵结构。

在温度和气压是常数的情况下，液体的容量是固定的。当固体加热到熔点之上时，便会成为液体。内分子（内原子或者内离子）之间的力仍然不可忽略，但分子有足够的能量，因而可以有相对运动，结构亦是流动的。液体的形状是不定的，由容器的形状来决定。一般情况下液体的容量会比它在固体时要大，水（H2O）是一个反例，因为水从0℃—4℃下密度上升并达到顶点。而物质以液体存在的最高温度和最高压力分别名为临界温度和临界压力。

液体有流动性，与固体不同，液体还有各向同性特点（不同方向上物理性质相同），因为物体由固态变成液态的时候，由于温度的升高使得分子或原子运动剧烈，不可能再保持原来的固定位置，于是产生流动。这时分子或原子间的吸引力还比较大，使它们不至分散远离，因此液体有一定的体积。在液体内部的小区域内仍存在类似晶体的结构——“类晶区”。流动性是“类晶区”彼此间可以移动形成的。

在气态中，分子拥有足够多的动能，因而内分子力的影响相对减少（对于理想气体是0），分子之间的距离也较远。气体并没有限定的形状和容量，但是它会占据整个密封的容器。液体可以透过在常压下加热到沸点或者在常温下加压而转变成气体。当气体温度低过临界温度时，这种气体称为蒸气，可以单独透过加压而变成液体。如果气体的压力等同液体的蒸气压，两者便可达致平衡，固体也是如此。当一种气体的温度和气压分别超越自身的临界压力及临界温度时便成为超临界流体，它拥有气体的特性，同时是一种高密度的溶剂。

液体加热会变成气态。这时分子或原子运动更剧烈，“类晶区”不复存在。由于分子或原子间的距离增大，它们之间的引力可以忽略，因此气态主要表现为分子或原子各自的无规则运动，导致气体特性有流动性，没有固定的形状和体积，容易压缩；物理性质具有各向同性。

理想气体状态方程 PV = nRT；

无定形体（又名非晶状体）拥有像液体一样的不规则结构，但由于分子间的运动相对不自由，因此通常纳入固体的类别。常见例子有玻璃、聚苯乙烯、合成橡胶或其他聚合物。很多无定形体当加热至玻璃转化温度时便会软化成液体。此时，分子是自由流动的。无定形体不存在长距离的整齐排列，但是在有限范围内，氧原子（O）以正四面体的排列包围硅（Si）原子。部分液体属于非牛顿流体，黏度的大小受作用力和剪应力所影响。因此在某一个流动情况之下便变成无定形体。

非晶态也叫无定形或玻璃态，是一大类刚性固体。利用很高的冷却速率，将传统的玻璃工艺发展到金属和合金，制成对应的非晶态材料，称之为金属玻璃或玻璃态金属。非晶态材料的种类很多，硅土，以及硅土和Al、Na、Mg、Ca等元素的氧化物的混合物构成最古老、最重要的无机玻璃，近20多年来，由于非晶态材料优异的物理、化学特性和广泛的技术应用，使其得到了迅速的发展。

例如普通玻璃不是处于固态（结晶态），而是非晶态。玻璃没有固定的熔点，物理性质也是各向同性的。玻璃内部结构没有空间点阵，与液态的结构类似。“类晶区”彼此不能移动，因此玻璃没有流动性。严格地说，非晶态不属于固体，因为固体专指晶体。非晶态是另一种物态。除普通玻璃外，常见的非晶态还有橡胶、石蜡、天然树脂、沥青和高分子塑料等。

因为超导体拥有零电阻的物质，所以可以有完美的导电性。当它处在外加磁场中，会对磁场产生的微弱排斥力，这种现象称为迈斯纳效应或者完美的抗磁性。超导磁铁在核磁共振成像机中用作电磁铁。超导现象是在1911年发现，在往后的时间只知部分金属和合金在绝对温标30度之下拥有这种特性。直到1986年，在一些陶瓷的氧化物中发现一种名为高温超导电性的特质，而这种物态出现的温度已提高到绝对温度164度。

超导体的电阻完全消失的现象称为超导电性，此状态被称为超导态。超导体在某些科学技术领域中开始进入实用阶段。对高温超导机理的理解可能会导致对很多被称为电子强关联的一大类材料物理本质的理解，同时在科学和技术两个方面产生飞跃。已发现的超导材料主要是一些金属、合金和化合物，已达几千种。

当接近绝对零度时，部分液体会转变成另一种的液体状态名为超流体，它的特点是黏度值是零（有无限的流动性），超流动性是其最具特征的基本性质。科学家在1937年发现，将氦冷却到低于λ温度（2.17K）便形成超流体。此时，氦气可以在容器中不断流动，并可对抗地心吸力。氦-4为了找寻自己的定位会在容器上缓慢地流动，在短时间之后，两个容器的水平将会是一致。而大容器的内壁将会被“罗林膜”所覆盖，如果容器的不是密封的，液体便会流出来。超流体拥有无限大的热传导率，所以在超流体中不能形成温度梯度。这些特性可以用氦-4在超流体状态中转变成玻色-爱因斯坦凝聚态来解释。费米凝聚态的超流体也可以由氦的同位素氦-3或者锂的同位素锂-6在更低温的状态下转变而成。

氦-4原子是玻色子，玻色-爱因斯坦统计允许很多原子同时处于一个量子态上。当温度降至λ点以下时，有宏观数量的氦原子同时凝聚在动量为零的单一量子态上，用一个宏观波函数来描述。温度在λ点以下的超流动性及其他特异现象都可用这种宏观波函数的特性来解释。

由爱因斯坦和玻色在1924年预测出来，也被称为第五种物质状态。多年来，玻色-爱因斯坦凝聚态在气体状态下都是一个理论上的预测而已。最后，由克特勒、康奈尔及威曼所领导的团队，在1995年首先透过实验制造出玻色-爱因斯坦凝聚。玻色-爱因斯坦凝聚态比固态时更冷。当原子有非常接近或者一致的量子等级和温度非常接近绝对零度（－273℃）时便会出现玻色-爱因斯坦凝聚态。

对于遵从玻色–爱因斯坦统计且总粒子数守恒的理想气体，存在一个极低但非零的转变温度Tc，当温度低于Tc时，占全部粒子数有限百分比的（宏观数量的）部分将聚集到单一的粒子最低能态上的现象。这是1925年爱因斯坦将S.玻色提出的处理黑体辐射（光子气体）的方法推广到实物粒子理想气体得出的理论预言。后来被称为玻色-爱因斯坦凝聚。聚集到最低能态上的所有粒子的集合被称为玻色-爱因斯坦凝聚体。

凝聚体是一种新的物态，可用单一波函数描写，可研究这种原子波的相干效应以及相应的原子激光和原子光学。玻色-爱因斯坦凝聚态所具有的奇特性质，不仅对基础研究有重要意义，在芯片技术、精密测量和纳米技术等领域，也都有很好的应用前景。

当温度达到摄氏数千度时便会形成等离子（离化气体）。有些等离子是透过带电荷的空气粒子所做成，可以在一些恒星例如太阳中找到或雷电时产生。当加热气体时，电子会因为拥有足够的动能而成功摆脱原子核的吸力，成为自由电子，不受原子或分子的包围。离子是化学物种的一种，成因是质子的数目与电子不同而带有电荷。自由电荷令到等离子有导电性，而令到它对磁场有强烈反应。在极高温的情况之下，例如在恒星中，基本上假设电子是自由运动的，而极高能量的等离子像是一个空的原子核在电子海之中。等离子相是宇宙中最常见的物质状态。等离子可以考虑为被高度离化的粒子，但因为粒子之间有极强的离子吸力而拥有截然不同的特性。因此被认为是一不同的相或者物质形态。

等离子体是由大量带电粒子和中性粒子组成的，在电磁力作用下，粒子的运动和行为以集体效应为主的体系。而等离子体的集体效应，是指由于电磁等长程力的作用，粒子的运动状态不仅取决于该粒子附近的局部条件，还取决于远离该粒子的其他区域的状态。等离子体状态是区别于固态、液态和气态的另一种物质存在状态，常称为物质第四态。等离子体广泛出现在茫茫的宇宙之中。在地球表面，闪电、极光等是地球上的天然等离子体的辐射现象。此外等离子体只能人为产生，如充气电子管、日光灯、霓虹灯、电弧、气体放电等设备中产生的由电子、离子和中性粒子所组成的电离气体就是等离子体，整体呈电中性。等离子体具有广泛的技术应用，如空间技术、受控热核聚变、同位素分离、无线电通信等。

由欧洲核子研究组织（简称CERN）在2000年发现。因为质子和中子都是由夸克构成，而夸克能透过这种物质状态中释放出来，并能独立观察。科学家可以透过这种物质状态下观察夸克的特性，是从理论到实践的一大飞跃。

夸克胶子等离子体是由许多夸克、反夸克和胶子组成的多体系统。简称夸克物质。所有的强相互作用粒子即强子，都是由夸克、反夸克和胶子构成的。迄今为止，不论在自然界，或通过实验手段都没有找到自由存在的夸克和胶子。然而，描述强相互作用的规范场理论预言，在超过一定的临界能量密度时，夸克、反夸克和胶子可能冲破单个强子口袋的禁闭，而在一个大得多的空间范围内自由运动，形成夸克胶子等离子体。