硅有无定形和晶体两种同素异形体。晶体硅具有金刚石晶格，硬而脆，密度2.4，熔点1420℃，沸点2355℃。无定形硅是一种灰黑色粉末，实际是微晶体。晶体硅的电导率不及金属，且随温度升高而增加，具有明显的半导体性质。
硅在室温下不活泼，与空气体、水、酸无明显作用。在加热下，它能与卤素反应生成四卤化硅；60℃时，硅开始与氧完全反应；硅在高温下还能与碳、氮、硫等非金属元素反应；硅可以间接生成一系列的氢化硅；硅也可以与钙、镁和铁结合形成金属硅化物。超纯单晶硅可用作半导体材料。由粗单晶硅及其金属间化合物组成的合金通常用于增强铝、镁、铜和其他金属的强度。
在自然界中，硅以含氧化合物的形式存在。硅与氧结合形成二氧化硅，与金属结合形成金属硅酸盐。主要硅矿物为应时和硅石，普通硅石和应时用于玻璃和其他建筑材料，优质应时用于制造合金、金属和单晶。
在工业上，金属硅通常是通过在电炉中用碳还原二氧化硅来制备的。化学反应方程式为:SiO 2+2C→r；Si+2CO，这样生产出来的硅纯度为97-98%，称为金属硅。然后熔化重结晶，用酸除去杂质，得到纯度为99.7-99.8%的金属硅。半导体用超纯硅的制备方法是将低纯度的硅与氯化氢和氯气的混合物反应制得三氯氢硅，然后通过精馏提纯。然后在还原炉中用纯氢气还原三氯氢硅，硅沉积在超纯硅制成的薄芯上。这样生产出来的超纯硅叫多晶硅，放在单晶炉里就能拉成单晶硅。
单晶硅的主要生产工艺有提拉法、区熔法和外延法。直拉法适合生长低电阻大直径单晶，其径向杂质分布均匀，适用于低压硅器件和集成电路。与直拉法相比，区熔单晶的径向杂质分布均匀性较差，但氧和碳含量较低。用高阻区熔单晶进行中子辐照，可以获得杂质分布均匀性令人满意的单晶材料，适用于制作高压大功率器件。衡量单晶质量的参数主要有导电类型、晶体电阻率及其均匀性、位错密度、补偿程度等。影响单晶质量的关键因素是晶格缺陷和杂质。
由于硅的资源丰富、易于提纯、价格低廉，以及硅器件效率高、寿命长、体积小、导热性好、耐高温、可靠性高等优点，大多数半导体器件都选择硅作为原材料。硅主要用于制造各种集成电路、晶体管和电力电子器件。后者包括大功率整流器、晶闸管、晶体管及各种衍生器件，已广泛应用于机械、冶金、电力、矿业、交通、航空航天、化工等各个领域。硅和集成电路主要用于无线电设备、电信设备、自动控制系统、计算机、航空航天等领域。此外，太阳能电池还可以制造成航天飞机、人造卫星、无人灯塔等的电源。
硅也用于生产硅树脂，如硅橡胶、硅树脂和硅油。硅橡胶弹性好，耐高温，用于制作医疗用品和耐高温垫片。硅树脂用于生产绝缘漆、耐高温漆等。硅油是油性物质，粘度受温度影响很小。它用于生产高级润滑剂、抛光剂、流体弹簧、电介质液体等。还可以加工成无色透明的液体，作为高级防水剂喷涂在建筑物表面。
在钢铁工业中，硅铁在各种金属冶炼中用作合金添加剂和还原剂。硅铝合金是用量最大的强复合脱氧剂。在炼钢过程中替代纯铝，可以提高脱氧剂的利用率，净化钢水，提高钢的质量。铝合金密度低，热膨胀系数低，铸造性和耐磨性好，其合金铸件抗冲击性高，高压致密性好，可大大延长使用寿命。它经常被用来生产航天飞行器和汽车零部件。
在铝合金熔炼中加入少量纯度为98%的冶金级硅，可以大大提高铝合金的性能。硅铜合金焊接性能好，撞击时不易产生火花。具有防爆功能，可用于制作储罐。在钢中加入硅制成硅钢片，可以大大提高钢的磁导率，降低磁滞和涡流损耗，可用于制作变压器和电机的铁芯，从而提高变压器和电机的性能。
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