Los cristales, aunque admirados durante mucho tiempo por su regularidad y simetría, no se estudiaron científicamente hasta el siglo XVII. Johannes Kepler, en su obra El regalo de año nuevo de la nieve hexagonal (1611), planteó la hipótesis de que la simetría hexagonal del copo de nievecristalesSe debe a la acumulación regular de partículas esféricas de agua.

El científico danés Nicolas Steno (1669) fue pionero en el estudio experimental de la simetría de los cristales. RenéJustHuy (1784) descubrió que cada cara de un cristal puede describirse en forma y tamaño mediante un simple patrón apilado de los mismos bloques. El trabajo de Hauy condujo a la visión correcta de que los cristales son conjuntos tridimensionales regulares de átomos y moléculas; Una sola celda se repite indefinidamente a lo largo de tres direcciones principales, que no son necesariamente verticales. En el siglo XIX, Johan Hessel, Auguste Bravais, Evgraf Fedorov, Arthur Schonflies y William Barlow (1894) formularon un catálogo completo de simetrías cristalinas. Barlow propuso varias estructuras cristalinas en la década de 1880, que luego fueron verificadas porCristalografía de rayos X.

La cristalografía de rayos X muestra la disposición de las moléculas de agua en el hielo, revelando los enlaces de hidrógeno que mantienen unido el sólido. Hay pocas otras formas de determinar la estructura de la materia con tanta precisión. El concepto de fotón fue introducido por Albert Einstein en 1905, pero no fue ampliamente aceptado hasta 1922, cuando Arthur Compton lo confirmó dispersando rayos X de electrones. Así, estas propiedades granuladas de los rayos X, como la ionización de los gases, llevaron a William Henry Bragg a argumentar en 1907 que los rayos X no eran radiación electromagnética. Sin embargo, las opiniones de Bragg no fueron ampliamente aceptadas y las observaciones dedifracción de rayos Xpor Max von Laue en 1912 confirmó que la mayoría de los científicos creían que los rayos X eran una forma de radiación electromagnética.