晶振是指其中的原子、分子、或离子以规则、重复的模式朝各方向延伸的一种固体。晶体与几乎所有的弹性物质都具有自然共振频率，透过适当的传感器可加以利用。例如钢铁具有良好弹性、音速快，在石英晶体大量应用以前，钢铁被用作机械式滤波器。共振频率取决于晶体的尺寸、形状、弹性、与物质内的音速。 高频用的晶体通常是切成简单的形状，如方形片状。典型的低频用晶体则常切成音叉形，例如手表用的那种。 如不需要太高的精确度，则也可以使用陶瓷谐振器取代石英晶体谐振器。
运用石英晶振上的电极对一颗被适当切割并安置的石英晶体施以电场时，晶体会产生变形。这就是压电效应。当外加电场移除时，石英晶体会恢复原状并发出电场，因而在电极上产生电压。这样的特性造成石英晶体在电路中的行为，类似于某种电感器、电容器、与电阻器所组合成的RLC电路。组合中的电感电容谐振频率则反映了石英晶体的实体共振频率。
石英晶振的优点是在温度变化时，影响震荡频率的弹性系数与尺寸变化轻微，因而在频率特性上表现稳定。共振的特性还取决于振动模式与石英的切割角度(相对于晶轴而言)，目前常用的是AT切割，它的振荡是厚度剪切(thickness shear)振荡模式。 此外，在需要高精密度与稳定性的严格场合，石英晶振会放置于恒温箱(Crystal oven)与吸振容器内，以防止外部温度与震动的干扰。
在电气网络中，贴片石英晶振与石英晶体可以转换成一组RLC等效电路，以利分析。 这一电路模型有两个频率接近但特性不同的共振点：低阻抗的串联共振点与高阻抗的并联共振点。 运用拉普拉斯转换，该等效电路网络的阻抗可以写成以下数学式：
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