La formule chimique du quartz est SiO2. Cela signifie qu'une mole de quartz contient une mole d'atomes de silicium et deux moles d'atomes d'oxygène. Cependant, un atome de silicium est localement lié à quatre autres atomes d'oxygène dans la structure cristalline du quartz.
Le quartz existe sous la forme d'un cadre continu d'atomes disposés en pavage tétraédrique. Dans cette tessellation, un atome de silicium est lié à quatre atomes d'oxygène, tandis qu'un atome d'oxygène est lié à deux atomes de silicium. Cela signifie que l'unité répétitive de la structure cristalline ne contient qu'un atome de silicium et deux atomes d'oxygène, ce qui donne la formule chimique SiO2.