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Il termine materiale fa riferimento alla specifica natura chimico-fisica di un corpo (quale può essere ad esempio un manufatto, un minerale o un tessuto vegetale o animale) alla quale sia possibile associare a livello macroscopico un insieme di proprietà fisiche e tecnologiche (ad esempio: densità, conducibilità termica).

La chimica (da kemà, il libro dei segreti dell'arte egizia, da cui l'arabo "al-kimiaa" "الكيمياء") è la scienza che studia la composizione della materia ed il suo comportamento in base a tale composizione, definita anche come "la scienza centrale" (in inglese "central science") perché connette le altre scienze naturali, come l'astronomia, la fisica, le scienze dei materiali, la biologia e la geologia.

Le caratteristiche dei materiali sono quelle che si riferiscono all'intima struttura degli stessi (ad esempio il colore, la forma, la struttura chimica, la deformazione, l'elasticità, la conduttività e la propagazione) come anche alla loro capacità di resistenza alle sollecitazioni esterne (proprietà meccaniche), o al comportamento nelle varie fasi della loro lavorazione (proprietà tecnologiche). Le caratteristiche dei materiali possono essere suddivise in: proprietà chimiche o fisiche; proprietà meccaniche; proprietà tecnologiche.

I materiali da costruzione sono tutti i materiali, naturali e artificiali, normalmente impiegati nel lavoro per realizzare costruzioni edilizie e opere d'ingegneria civile (strade, ponti, canali, dighe, gallerie). Esistono vari tipi di materiali da costruzione, siano naturali sia artificiali, a cui se ne sono aggiunti sempre di nuovi. Il numero di questi materiali, in passato relativamente limitato, va continuamente aumentando col progredire della tecnica, mentre allo stesso tempo si è avuta una differenziazione dei sistemi impiegati per la loro produzione. L'elevato numero di materiali da costruzione dipende dal fatto che ognuno di essi presenta delle particolari proprietà, che lo fanno preferire agli altri a seconda degli scopi per i quali deve essere utilizzato.

La chimica verde (o sostenibile) in ecologia è una concezione della chimica che si propone di indirizzare su percorsi di sostenibilità l'approccio all'industria chimica, prevenendo eventuali problemi. Lo sviluppo sostenibile, chiave di volta del progresso tecnologico nel nuovo secolo, impone infatti alle scienze chimiche di giocare un ruolo primario nella riconversione di vecchie tecnologie in nuovi processi puliti e nella progettazione di nuovi prodotti e nuovi processi eco-compatibili. La consapevolezza del fatto che l'inquinamento non conosce confini nazionali, particolarmente quello dell'aria e dell'acqua, richiede sempre più l'adozione di politiche di controllo internazionalmente accettate. Le grandi agenzie ambientali governative, la grande industria ed il mondo della chimica in generale, stanno elaborando ed assumendo un codice di comportamento che individua strategie precise per prevenire l'inquinamento. Inoltre, dato che le scorte di combustibili fossili non sono eterne, un altro aspetto della Chimica verde è quello di cercare di ridurre il più possibile i consumi, gli sprechi energetici nell'eseguire i processi industriali, e di utilizzare fonti energetiche rinnovabili per il funzionamento degli impianti industriali. La moderna chimica di sintesi dipende ancora per gran parte dalla petrolchimica, che utilizza come materie prime i prodotti derivanti dal petrolio, in via di esaurimento; ne deriva un'attenzione particolare da parte delle nuove ricerche chimiche nel cercare di produrre materie plastiche e prodotti chimici ricavati da fonti biologiche e rinnovabili.

La storia dell'industria chimica, in ogni sua fase, dimostra la complessità dell'interazione fra conoscenza e produzione materiale.I risultati ottenuti dal chimico nell'attività sperimentale, o nella riflessione teorica, richiesero (e richiedono) un'intricata, spesso imprevedibile, mediazione fra il bancone di laboratorio e la realtà industriale. L'industria chimica inizialmente si è appoggiata alle conoscenze che erano proprie del chimico di laboratorio, ma la successiva industrializzazione dei processi chimici più disparati, mossa dalle continue esigenze del mercato, che richiedevano un quantitativo sempre maggiore di prodotti, ha fatto sì che la figura del chimico si sia successivamente affiancata a quella dell'ingegnere, dell'agronomo, del medico, con un campo di intervento sterminato, che nel corso di due secoli è giunto a pervadere interamente la civiltà industriale, sia negli aspetti produttivi, sia in quelli del vivere quotidiano. La chimica è per definizione la scienza della trasformazione delle sostanze. La flessibilità dell'industria chimica, pur mantenendo il limite costante della mole degli investimenti immobilizzata negli impianti, è andata crescendo con lo sviluppo stesso delle conoscenze, e si è pienamente dispiegata durante i conflitti economici e militari del XX secolo. La storia del rapporto fra scienza, chimica, e industria, dimostra che è possibile ottenere i prodotti più disparati a partire da una certa base di materie prime, e che al tempo stesso è possibile giungere agli stessi prodotti utilizzando differenti materie prime; bisogna quindi operare delle scelte sulla tipologia del processo industriale da seguire per ottenere un determinato prodotto, ponderate sulla base di vari fattori, tra cui il fattore economico, il fattore della sicurezza, e il fattore ambientale. Inoltre, l'industria chimica può fornire ad altri settori produttivi, o al consumatore finale, prodotti intrinsecamente "diversi", capaci però di svolgere lo stesso "ruolo" chimico (solventi, detergenti), meccanico (leghe, fibre, colle), energetico (combustibili), estetico (coloranti, cosmetici) o fisiologico (medicinali). La crescente pervasività dei prodotti chimici nella civiltà industriale ha differenziato la produzione in numerosi settori, caratterizzati da una propria "storia", con stadi di sviluppo e di maturità distanziati nel tempo. Si possono tracciare alcune linee distintive nella storia dell'industria chimica: la grande industria chimica inorganica, nata dalla rivoluzione industriale; l'industria chimica organica dei prodotti "fini" (fine chemicals), fiorita fra la metà dell'Ottocento e la metà del Novecento; il rinnovamento delle tecnologie di sintesi, con la ricerca di condizioni di reazione estreme (nei primi decenni del XX secolo); l'affermarsi dell'industria organica pesante dei nostri giorni; il moderno affermarsi di tecniche sintetiche legate alle biotecnologie.

In scienza dei materiali, un materiale composito è un materiale eterogeneo, cioè costituito da due o più fasi con proprietà fisiche differenti, le cui proprietà sono molto migliori di quelle delle fasi che lo costituiscono. Solitamente, le diverse fasi nel composito sono costituite da materiali diversi, come nel caso di compositi di fibra di carbonio e resina epossidica. Vi sono tuttavia delle eccezioni in cui le diverse fasi sono fatte dello stesso materiale, come ad esempio SiC/SiC e Polipropilene autorinforzato (SRPP). I materiali compositi possono essere sia artificiali che naturali. Alcuni esempi di materiali compositi presenti in natura sono il legno, in cui fibre di cellulosa sono disperse in una fase di lignina, e le ossa, in cui il collagene è rinforzato da apatite minerale.

L'ingegneria dei materiali è un settore dell'ingegneria che si occupa di studiare e caratterizzare le proprietà dei materiali in modo da ottimizzarne l'impiego in vari campi tecnologici, migliorarne le prestazioni e studiare materiali innovativi da impiegarsi in luogo di altri materiali meno appropriati o dalle prestazioni non più soddisfacenti per una determinata applicazione. I fondamenti si trovano nella chimica inorganica ed organica, nella scienza dei materiali, nella metallurgia, nella tecnologia dei materiali polimerici, metallici, ceramici, compositi e dell'elettronica, dei materiali per uso biomedico e dei materiali aerospaziali, nella chimica fisica, nella scienza della corrosione e nelle tecnologie di protezione dalla corrosione.

La fisica (termine che deriva dal latino physica, "natura" a sua volta derivante dal greco (τὰ) φυσικά ((tà) physiká), "(le) cose naturali", nato da φύσις (phýsis), entrambi derivati dall'origine comune indoeuropea) è la scienza della natura nel senso più ampio. Nata con lo scopo di studiare i fenomeni naturali, ossia tutti gli eventi che possono essere descritti, ovvero quantificati o misurati, attraverso grandezze fisiche opportune, al fine di stabilire principi e leggi che regolano le interazioni tra le grandezze stesse e le loro variazioni, mediante astrazioni matematiche, quest'obiettivo è raggiunto attraverso l'applicazione rigorosa del metodo scientifico, il cui scopo ultimo è fornire uno schema semplificato, o modello, del fenomeno descritto: l'insieme di principi e leggi fisiche relative a una certa classe di fenomeni osservati definiscono una teoria fisica deduttiva, coerente e relativamente autoconsistente, costruita tipicamente a partire dall'induzione sperimentale.