Die Festkörperphysik beschreibt die Struktur und die Eigenschaften fester Körper und ist maßgebend für Anwendungen in den Materialwissenschaften. Dabei spielen vor allem die Bindungskräfte zwischen den Atomen und Molekülen eine wichtige Rolle. Kristalline Strukturen besitzen in allen drei Raumrichtungen eine regelmäßige Atomstruktur, die bestimmte Kristallsysteme ausbildet (z. B. Metall). Festkörper ohne regelmäßige Atomanordnung sind amorphe Festkörper (z. B. Glas, Kunststoff). Um gewünschte Eigenschaften zu erzielen, können Werkstoffe entsprechend hergestellt werden. Bei Verbundwerkstoffen werden die Eigenschaften verschiedener Werkstoffe kombiniert (z. B. Leitfähigkeit durch Kupfer und Zähigkeit durch Wolfram). Bei Memory-Werkstoffen werden bestimmte Formen immer wieder eingenommen. Die Halbleiter haben eine große Bedeutung in der Elektronik erlangt. Optoelektronische Bauelemente wie z.B. LEDs und Flüssigkristalle spielen eine große Rolle in der Kommunikationstechnik und sind aus dem täglichen Leben nicht mehr wegzudenken.