V krystalografii se krystalovou strukturou rozumí uspořádání atomů (nebo iontů či molekul) v krystalickém materiálu. Krystaly vznikají přirozeně na základě způsobu propojení chemických vazeb atomů. V krystalu se vyskytují symetrické opakující se vzory v trojrozměrném prostoru.
Krystalová struktura a symetrie způsobují mnoho fyzikálních vlastností, například štěpnost (způsob štěpení krystalu), vedení elektřiny a optické vlastnosti.
Krystalová struktura chemické látky je tvar krystalu na molekulární úrovni. Existuje několik tvarů krystalů. Chlorid sodný je krychle. Síran měďnatý je triklinický. Většina věcí, dokonce i kovů, má krystalovou strukturu. Do některých krystalů se vejde více atomů než do jiných a tyto krystaly obvykle váží více.
