礦物學是一門地質學學科，專門研究礦物和礦化制品的化學、晶體結構和物理（包括光學）特性。礦物學的具體研究包括礦物的起源和形成過程、礦物的分類、它們的地理分布以及它們的利用。

早期的礦物學著作，尤其是寶石學著作，來自古巴比倫、古希臘羅馬世界、古代和中世紀中國，以及古印度和古代伊斯蘭世界的梵文文本。書籍上的主題包括在自然史的普林尼，不僅描述了許多不同的礦物，而且解釋他們的許多性質，并基塔人Jawahir（寶石的書）由波斯科學家比魯尼。在德國文藝復興專家格奧爾格·阿格里科拉所寫的作品，如Deremetala(OnMetals,1556)和DeNaturaFossilium(OntheNatureofRocks,1546)開始了該主題的科學方法。對文藝復興后歐洲發展起來的礦物和巖石的系統科學研究。現代礦物學研究建立在晶體學原理（幾何晶體學的起源本身可以追溯到18和19世紀實踐的礦物學）和本發明的巖石截面的顯微研究17世紀的顯微鏡。

NicholasSteno于1669年首次在石英晶體中觀察到界面角恒定定律（也稱為晶體學xxx定律）。這后來被Jean-BaptisteL.Romédel'Islee通過實驗推廣和建立在1783年。RenéJustHaüy，“現代晶體學之父”，表明晶體是周期性的，并確定晶面的方向可以用有理數表示，如后來在米勒指數中編碼。:41814年，J?nsJacobBerzelius根據礦物的化學性質而非晶體結構對礦物進行了分類。威廉·尼科爾(WilliamNicol)于1827年至1828年在研究化石木材的同時，開發了可偏振光的尼科爾棱鏡；HenryCliftonSorby表明，可以使用偏光顯微鏡通過其光學特性來識別礦物的薄片。amesD.Dana于1837年出版了他的xxx版礦物學系統，并在后來的版本中介紹了一種化學分類，該分類仍然是標準。X射線衍射由MaxvonLaue證明1912年，由威廉·亨利·布拉格和威廉·勞倫斯·布拉格的父子團隊發展成為分析礦物晶體結構的工具。

晶體結構是晶體中原子的排列。它由點陣表示，點陣在三個維度上重復基本模式，稱為單元格。晶格可以通過其對稱性和晶胞的尺寸來表征。這些維度由三個米勒指數表示。:91-92晶格通過關于晶格中任何給定點的某些對稱操作保持不變：反射、旋轉、反轉和旋轉反轉，旋轉和反射的組合。它們一起構成了一個數學對象，稱為晶體學點群或晶體類。有32種可能的晶體類別。此外，還有移動所有點的操作：平移、螺旋軸和滑行平面。結合點對稱性，它們形成了230個可能的空間群。:125–126

大多數地質部門都有X射線粉末衍射設備來分析礦物的晶體結構。:54-55X射線的波長與原子之間的距離處于同一數量級。衍射，散射在不同原子上的波之間的相長和相消干涉，會導致不同的高強度和低強度模式，這取決于晶體的幾何形狀。在研磨成粉末的樣品中，X射線對所有晶體方向的隨機分布進行采樣。粉末衍射可以區分手工樣品中可能看起來相同的礦物，例如石英及其多晶型鱗石英和方石英。

不同成分的同晶礦物具有相似的粉末衍射圖，主要區別在于線的間距和強度。例如，Na氯(巖鹽)晶體結構為Fm3m空間群；該結構由鉀鹽(K氯）、方鎂石（鎂哦),布生石(Ni哦),方鉛礦(Pb秒),阿拉芒特(Mn秒),氯銀礦(Ag氯),和osbornite(TiN）。

少數礦物是化學元素，包括硫、銅、銀和金，但絕大多數是化合物。鑒別成分的經典方法是濕化學分析，它涉及將礦物質溶解在酸中，例如鹽酸(H)。氯）。然后使用比色法、體積分析或重量分析確定溶液中的元素。

自1960年以來，大多數化學分析都是使用儀器完成的。其中之一，原子吸收光譜，類似于濕化學，因為樣品仍然必須溶解，但它更快更便宜。溶液被蒸發并在可見光和紫外光范圍內測量其吸收光譜。:225–226其他技術包括X射線熒光、電子微探針分析、原子探針斷層掃描和光學發射光譜。

生物礦物學是礦物學、古生物學和生物學之間的交叉領域。它是研究植物和動物如何在生物控制下穩定礦物，以及沉積后這些礦物的礦物置換順序。它使用化學礦物學的技術，尤其是同位素研究，來確定活植物和動物的生長形式以及化石的原始礦物質含量等。

一種稱為礦物進化的礦物學新方法探索了地圈和生物圈的共同進化，包括礦物在生命起源和過程中的作用，如礦物催化的有機合成和有機分子在礦物表面的選擇性吸附。