No espaço irrestrito, um cristal cresce pela adição de material à sua superfície, um processo conhecido como crescimento de cristal ou cristalização. O material pode ser adicionado a um cristal de diversas fontes, incluindo:

- Vapor :Os cristais podem crescer a partir da fase de vapor quando a pressão de vapor do material excede a pressão de vapor de equilíbrio do cristal. Isto pode ocorrer quando um material é aquecido a uma temperatura suficientemente alta ou quando um solvente evapora de uma solução que contém o material.
- Líquido :Os cristais também podem crescer a partir de uma fase líquida quando a concentração do material no líquido excede a concentração de equilíbrio do material no cristal. Isso pode ocorrer quando um material é dissolvido em um solvente e então o solvente é evaporado lentamente, ou quando um material é derretido e depois resfriado lentamente.
- Sólido :Os cristais podem até crescer a partir de uma fase sólida, embora este seja um processo muito mais lento do que o crescimento a partir da fase vapor ou líquida. Isso pode ocorrer quando um material é submetido a alta pressão ou quando é exposto à radiação.

Em todos estes casos, o material adicionado ao cristal deve estar numa forma que possa ser incorporado na estrutura do cristal. Por exemplo, se um cristal cresce a partir de uma fase de vapor, o vapor deve ser composto de moléculas ou átomos que possam caber na estrutura do cristal. Se um cristal cresce a partir de uma fase líquida, o líquido deve conter íons ou moléculas que possam caber na estrutura do cristal.

Uma vez que o material tenha sido adicionado à superfície do cristal, ele deve então ser organizado na estrutura de rede correta. Isto é feito pelo processo de automontagem, no qual os átomos ou moléculas do material se organizam espontaneamente na configuração de energia mais baixa. Este processo pode ser auxiliado pela presença de defeitos na rede cristalina, que podem fornecer locais de nucleação para o crescimento de novo material.

A taxa de crescimento de um cristal depende de vários fatores, incluindo temperatura, pressão e concentração do material no ambiente circundante. A taxa de crescimento também pode ser afetada pela presença de impurezas e outros defeitos na estrutura do cristal.