Sự khác biệt chính giữa tinh thể thạch anh và thủy tinh là thủy tinh không có cấu trúc tinh thể. Thủy tinh cũng được làm bằng các chất phụ gia mà tinh thể thạch anh không có.
Tinh thể thạch anh nguyên chất không bao gồm gì ngoài một mạng tinh thể silic và oxy. Mỗi nguyên tử silicon được liên kết với bốn nguyên tử oxy, và mỗi nguyên tử oxy được liên kết với hai nguyên tử silicon, khiến nó trở thành silicon dioxide. Thủy tinh phần lớn cũng bao gồm silicon dioxide, nhưng các phân tử trong thủy tinh không được sắp xếp theo cấu trúc tinh thể. Hầu hết thủy tinh thương mại chỉ có 75% silicon dioxide; phần còn lại bao gồm các chất phụ gia như oxit natri và oxit canxi ở dạng vôi. Chì cũng là một chất phụ gia phổ biến cho một số loại thủy tinh.
Ánh sáng nhìn thấy được gần như hoàn toàn xuyên qua kính trong và một tấm kính phẳng không ảnh hưởng đến các đặc tính của nó. Tinh thể thạch anh có thể thấm qua ánh sáng khả kiến nhưng phân cực nó. Các mặt của tinh thể mà nó đi qua ảnh hưởng đến sự phân cực này.
Tinh thể thạch anh cũng có một ứng dụng hữu ích, được gọi là áp điện, mà thủy tinh thì không. Áp điện là sự tạo ra thế điện thông qua các ứng suất cơ học và điều ngược lại cũng đúng. Mối quan hệ này được sử dụng để rung thạch anh để giữ thời gian chính xác trong đồng hồ đeo tay và đồng hồ máy tính.
