物質在特定的物理和化學條件下由氣相、液相或固相形成晶體的過程。人類在數千年前就會曬鹽和製糖。人工模仿天然礦物並首次合成成功的是剛玉寶石（α 氧化鋁）。法國化學家A.維爾納葉約在1890年開始試驗用氫氧焰熔融氧化鋁粉末，以生長寶石，經過近10年才成功。這個方法一直沿用至今，仍是生長軸承用寶石和裝飾品寶石的主要方法。第二次世界大戰後，由於天然水晶作為戰略物資而引起人們的重視，科學家們又發明了水熱法生長人工水晶。人們還在超高壓下合成了金剛石，在高温條件下生長了成分複雜的雲母等重要礦物，以補充天然礦物的不足。50年代，鍺、硅單晶的生長成功，促進了半導體技術和電子工業的發展。60年代，由於研製出紅寶石和釔鋁石榴石單晶，為激光技術打下了牢固的基礎。
由於單晶具有很多優良的物理、化學和電子學方面的性能，目前有千百種器件是用單晶製成的。人們在數十年內合成了幾百種新的晶體。有人認為，鍺、硅、砷化鎵等半導體單晶的問世，引起了第二次工業革命，即電子方面的革命。在科學和技術日新月異的今天，光通信、光計算機和其他許許多多尖端科技領域對人工合成晶體技術提出了更高的要求，不但要求已合成的晶體提高質量，而且要求合成多種新的、人工設計出來的晶體；不但要在地球上生長晶體，而且還要在沒有地心引力的航天實驗室中研製晶體。
