二氧化硅又称硅石，化学式SiO₂。自然界中存在有结晶二氧化硅和无定形二氧化硅两种。
结晶二氧化硅因晶体结构不同，分为石英、鳞石英和方石英三种。纯石英为无色晶体，大而透明棱柱状的石英叫水晶。若含有微量杂质的水晶带有不同颜色，有紫水晶、茶晶、墨晶等。普通的砂是细小的石英晶体，有黄砂(较多的铁杂质)和白砂(杂质少、较纯净)。二氧化硅晶体中，硅原子的4个价电子与4个氧原子形成4个共价键，硅原子位于正四面体的中心，4个氧原子位于正四面体的4个顶角上，许多个这样的四面体又通过顶角的氧原子相连，每个氧原子为两个四面体共有，即每个氧原子与两个硅原子相结合。SiO₂是表示组成的最简式，仅是表示二氧化硅晶体中硅和氧的原子个数之比。二氧化硅是原子晶体。
SiO₂中Si—O键的键能很高，熔点、沸点较高（熔点1723℃，沸点2230℃）。折射率大约为1.6.
各种二氧化硅产品的折射率为：石英砂为1.547；粉石英为1.544；脉石英为1.542；硅藻土为1.42~1.48；气相白炭黑为1.46；沉淀白炭黑为1.46。
自然界存在的硅藻土是无定形二氧化硅，是低等水生植物硅藻的遗体，为白色固体或粉末状，多孔、质轻、松软的固体，吸附性强。
二氧化硅的用途非常广泛，涉及到各个领域，是一种非常重要的无机非金属材料。
1、在陶瓷领域里在某些陶瓷中添加二氧化硅后，可以提高陶瓷的硬度和耐久性。
2、在橡胶和塑料工业中二氧化硅可以作为填料增强橡胶和塑料的硬度和耐久性。
3、在电子工业中二氧化硅被用作制造电子元件、集成电路和太阳能电池等的材料。
4、在光学仪器中，二氧化硅可作为制造各种光学镜片、棱镜和透镜等的材料。