二氧化硅的结构可以根据其形态分为不同的类型，主要包括非晶态、晶态和分子态。其中，晶态二氧化硅的结构是其研究重点。
在二氧化硅的晶体结构中，硅原子位于正四面体的中心，而四个氧原子则位于正四面体的四个顶角上。这种结构中，许多这样的四面体通过共用的顶角氧原子相连，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。这种结构使得二氧化硅具有高硬度和高熔点的特性。
石英是二氧化硅最常见的晶体形态，它由SiO4四面体单元构成的三维框架结构。石英晶体具有高硬度、高熔点、高化学稳定性等优良性质，广泛应用于电子、光电、冶金、陶瓷、建筑等领域。
除了石英结构外，二氧化硅的晶体结构还包括高石榴石结构、尖晶石结构、榍石结构等。这些不同的结构形式赋予了二氧化硅多种特殊的物理和化学性质。