Mikrostruktura je način na koji se materijal spaja u vrlo maloj mjeri. Mikrostruktura objekta nije vidljiva golim okom, iako se obrasci prisutni na mikroskopskoj razini mogu replicirati na većoj razini. Ova veća razina je makroskopska razina; to će promatraču dati osnovni dojam temeljnog dizajna materijala. Mikrostruktura objekta određuje većinu njegovih fizikalnih svojstava. Postoje četiri glavne kategorije u koje materijali spadaju na temelju svoje mikrostrukture: keramički, metalni, polimerni i kompozitni.
Čini se da se fizička struktura materijala mijenja ovisno o tome koliko ga pažljivo promatrate. Kada se predmet drži na dužini ruke, izgleda drugačije nego da je u širini ruke udaljen od lica osobe. Isto vrijedi i kada se predmet promatra pod mikroskopom. Kako bi se stvorila standardna definicija mikrostrukture, snaga povećanja koja se koristi za gledanje nije veća od 25x.
Kada se struktura promatra na višoj ili manjoj snazi, izgleda drugačije. Ove druge vidljive strukture, osobito one manje, mogu imati značajan utjecaj na svojstva objekta. Umjesto proširenja definicije mikrostrukture, elementi koji čine mikrostrukturu mijenjaju se kako bi se prilagodile razlike u osnovnoj strukturi.
Kao primjer, moguće je pogledati makroskopski svijet. Da je sustav autocesta promatrana stavka, cesta bi bila mikrostruktura. Različite ceste su izrađene od različitih materijala i stoga imaju različita svojstva. Dakle, cesta je podijeljena na vrste cesta.
Općenito, mikrostruktura se promatra uzimanjem tankih kriški predmeta kao papir i stavljanjem ih pod mikroskop. Ove kriške su toliko tanke da svjetlost sija kroz njih i naglašava temeljnu strukturu. Ovisno o promatranom materijalu, mogu se koristiti i druge metode poput elektronske mikroskopije ili rendgenskih zraka.
Gledajući prisutne materijale i promatrajući način na koji oni međusobno djeluju, moguće je predvidjeti način na koji će materijal djelovati na makroskopskoj razini. Određeni materijali imaju određena svojstva, pa kada su prisutni, ta svojstva prenose na materijal kao cjelinu. Njihova temeljna struktura također pokazuje kako će materijal djelovati. Na primjer, materijal gdje je struktura raspoređena u duge ploče koje se ne spajaju može biti sklon lomljenju ili savijanju.
Ova svojstva se spajaju kako bi materijalu dali široku klasifikaciju. Ove klase govore o osnovnim svojstvima materijala bez potrebe promatranja njegove stvarne strukture. Tri od njih — keramičke, metalne i polimerne — čiste su zbirke specifične vrste strukture. Četvrta, složena, mješavina je tri osnovne vrste.