Độ bền của liên kết giữa các nguyên tử và giữa các phân tử trong vật liệu cũng như nhiệt độ và áp suất xác định trạng thái của vật chất mà nó giả định. Trạng thái vật chất ở các nhiệt độ và áp suất khác nhau được biểu diễn bằng biểu đồ pha.
Các trạng thái phổ biến nhất của vật liệu bao gồm chất rắn, chất lỏng và chất khí. Vật liệu giả định ở trạng thái rắn khi năng lượng liên kết giữa các phân tử và giữa các nguyên tử vượt quá động năng của các phân tử hoặc nguyên tử vật liệu do dao động nhiệt.
Vật liệu giả định ở trạng thái lỏng khi năng lượng liên kết giữa các phân tử và giữa các nguyên tử có thể so sánh với động năng nhiệt. Tương tác mạnh hơn giữa các phân tử chất lỏng dẫn đến độ nhớt cao hơn.
Vật liệu giả định ở trạng thái khí khi năng lượng liên kết giữa các phân tử và giữa các nguyên tử thấp hơn nhiều so với động năng nhiệt. Trong nhiều trường hợp, tương tác giữa các nguyên tử hoặc phân tử khí có thể bị bỏ qua hoàn toàn. Động năng nhiệt càng lớn thì tương tác giữa các nguyên tử hoặc phân tử khí càng không đáng kể.
Năng lượng nhiệt được mô tả bằng nhiệt độ của vật liệu. Năng lượng này thường tỷ lệ với một số giá trị chứa tích của hằng số Boltzmann và nhiệt độ tính bằng độ Kelvin, được gọi là nhiệt độ tuyệt đối. Áp suất cao hơn có thể khiến các nguyên tử và phân tử xích lại gần nhau hơn, dẫn đến vật liệu có thể giả định trạng thái rắn hoặc lỏng ở nhiệt độ thấp hơn điểm nóng chảy hoặc điểm sôi của chúng, tương ứng.
