Wanneer een vloeistof het vriespunt nadert, ervaren de kleine materiedeeltjes daarin, zoals atomen of moleculen, een afname van hun gemiddelde kinetische energie. Dit betekent dat ze langzamer beginnen te bewegen en het vermogen verliezen om de aantrekkingskracht tussen hen te overwinnen.

Als gevolg hiervan beginnen de deeltjes zichzelf te organiseren in meer vaste en regelmatige patronen, waardoor kristallijne structuren ontstaan. De vorming van deze kristallen markeert de overgang van de vloeibare fase naar de vaste fase, of met andere woorden:de vloeistof bevriest en verandert in een vaste stof.

Dit kristallisatieproces vindt doorgaans in de hele vloeistof plaats wanneer de temperatuur het vriespunt bereikt, waardoor de gehele vloeistof stolt. In sommige gevallen kan het bevriezingsproces echter beginnen op specifieke kernvormingspunten, zoals onzuiverheden of containeroppervlakken, en zich vervolgens door de vloeistof verspreiden naarmate meer deeltjes zich aan de groeiende kristallen hechten.

De specifieke rangschikking van deeltjes in de kristallijne structuur hangt af van de stof en zijn moleculaire eigenschappen. Verschillende stoffen kunnen verschillende kristalstructuren vertonen, wat leidt tot de vorming van verschillende vaste fasen met verschillende fysische eigenschappen.