Μια μικροδομή είναι ο τρόπος με τον οποίο ένα υλικό ενώνεται σε πολύ μικρή κλίμακα. Η μικροδομή ενός αντικειμένου δεν είναι ορατή με γυμνό μάτι, αν και τα μοτίβα που υπάρχουν σε μικροσκοπικό επίπεδο μπορεί να αναπαράγονται σε μεγαλύτερο επίπεδο. Αυτό το μεγαλύτερο επίπεδο είναι το μακροσκοπικό επίπεδο. θα δώσει σε έναν παρατηρητή μια βασική εντύπωση για τον υποκείμενο σχεδιασμό του υλικού. Η μικροδομή του αντικειμένου καθορίζει την πλειοψηφία των φυσικών ιδιοτήτων του. Υπάρχουν τέσσερις κύριες κατηγορίες στις οποίες ανήκουν τα υλικά με βάση τη μικροδομή τους: κεραμικά, μεταλλικά, πολυμερή και σύνθετα.
Η φυσική δομή ενός υλικού θα φαίνεται να αλλάζει ανάλογα με το πόσο προσεκτικά το βλέπετε. Όταν ένα αντικείμενο κρατιέται στο μήκος του χεριού, φαίνεται διαφορετικό απ’ ό,τι αν βρίσκεται στο πλάτος ενός χεριού μακριά από το πρόσωπο ενός ατόμου. Το ίδιο ισχύει όταν ένα αντικείμενο παρατηρείται στο μικροσκόπιο. Προκειμένου να δημιουργηθεί ένας τυπικός ορισμός της μικροδομής, η ισχύς της μεγέθυνσης που χρησιμοποιείται για την εξέταση της δεν είναι μεγαλύτερη από 25x.
Όταν η δομή παρατηρείται σε υψηλότερη ή χαμηλότερη ισχύ, φαίνεται διαφορετική. Αυτές οι άλλες παρατηρήσιμες δομές, ιδιαίτερα οι μικρότερες, μπορούν να έχουν σημαντικό αντίκτυπο στις ιδιότητες του αντικειμένου. Αντί να επεκτείνεται ο ορισμός της μικροδομής, τα στοιχεία που απαρτίζουν τη μικροδομή αλλάζουν για να προσαρμόζονται οι διαφορές στην υποκείμενη δομή.
Ως παράδειγμα, είναι δυνατό να δούμε τον μακροσκοπικό κόσμο. Εάν ένα σύστημα αυτοκινητοδρόμων ήταν το παρατηρούμενο αντικείμενο, ένας δρόμος θα ήταν η μικροδομή. Διαφορετικοί δρόμοι είναι κατασκευασμένοι από διαφορετικά υλικά και, ως εκ τούτου, έχουν διαφορετικές ιδιότητες. Έτσι, ο δρόμος αναλύεται σε τύπους δρόμων.
Γενικά, παρατηρείται μια μικροδομή παίρνοντας λεπτές σαν χαρτί φέτες του αντικειμένου και βάζοντάς τις κάτω από ένα μικροσκόπιο. Αυτές οι φέτες είναι τόσο λεπτές που το φως περνά μέσα από αυτές και τονίζει την υποκείμενη δομή. Ανάλογα με το υλικό που παρατηρείται, μπορούν να χρησιμοποιηθούν και άλλες μέθοδοι όπως ηλεκτρονική μικροσκοπία ή ακτίνες Χ.
Βλέποντας τα υλικά που υπάρχουν και παρατηρώντας τον τρόπο που αλληλεπιδρούν, είναι δυνατό να προβλεφθεί ο τρόπος με τον οποίο ένα υλικό θα δράσει σε μακροσκοπικό επίπεδο. Ορισμένα υλικά έχουν ορισμένες ιδιότητες, επομένως όταν υπάρχουν, μεταβιβάζουν αυτές τις ιδιότητες στο υλικό ως σύνολο. Η υποκείμενη δομή τους δείχνει επίσης πώς θα δράσει ένα υλικό. Για παράδειγμα, ένα υλικό όπου η δομή είναι διατεταγμένη σε μακριές μη συμπλέκουσες πλάκες μπορεί να είναι επιρρεπές σε θραύση ή κάμψη.
Αυτές οι ιδιότητες συνδυάζονται για να δώσουν στο υλικό μια ευρεία ταξινόμηση. Αυτές οι κλάσεις λένε τις βασικές ιδιότητες ενός υλικού χωρίς να χρειάζεται να παρατηρηθεί η πραγματική του δομή. Τρία από αυτά —κεραμικά, μεταλλικά και πολυμερή— είναι καθαρές συλλογές ενός συγκεκριμένου τύπου δομής. Το τέταρτο, σύνθετο, είναι ένα μείγμα από τα τρία βασικά είδη.