Tots aquests elements tenen en comú unes característiques determinades, que hom anomena característiques metàl·liques,
les quals representen un conjunt de propietats, com la mal·leabilitat, la brillantor, la conductivitat elèctrica i calòrica, etc, que es manifesten amb major o menor grau tant en les substàncies pures (metalls purs) com en les unions de diverses substàncies, és a dir els aliatges. La densitat dels metalls és molt variable, entre 0,534 per al liti i 22,48 per a l’osmi, i el punt de fusió oscil·la entre - 38,9°C per al mercuri i 3 410°C per al tungstè.
Propietats diferencials entre els metalls
i els no-metalls
Els cristalls gairebé mai no són idiomorfs, amb llurs cares ben desenvolupades; més aviat són heteromorfs, és a dir, llur forma final no reprodueix un monocristall, sinó que és fruit del creixement simultani de diversos gèrmens o centres de creixement durant un procés de cristal·lització o de recristal·lització. Hom anomena textura
d’una peça metàl·lica la manera com són distribuïts i orientats, els uns en relació amb els altres, els conjunts de cristalls que la constitueixen. Hom anomena estructura
la disposició dels àtoms a l’interior del cristall. Els raigs X han fet possible la determinació de les estructures cristal·lines dels metalls, formades per àtoms agrupats segons diferents sistemes de cristal·lització. Els tres sistemes més corrents són el cúbic centrat
, el cúbic de cares centrades
(sistema cúbic) i l'hexagonal. Alguns metalls presenten estructures particulars; així, el silici, el germani i l’estany gris cristal·litzen en el sistema cúbic, mentre que el mercuri i l’antimoni ho fan en el sistema romboèdric. D’altres metalls, com el crom, el cobalt, el ferro, el manganès i l’estany, presenten el fenomen de polimorfisme, el qual és aprofitat en els tractaments tèrmics per a millorar llurs propietats. Rarament hom empra els metalls en estat pur, puix que llurs propietats mecàniques milloren molt en presència d’altres elements, metàl·lics o no (aliatge).
L’ús dels metalls es fonamenta, principalment, en l’aprofitament de llurs propietats mecàniques —capacitat de recuperació elàstica (elasticitat), d’absorció dels esforços mecànics sense deformació plàstica (deformació) i de deformació plàstica sense ruptura (plasticitat)—, tèrmiques —elevada conductivitat tèrmica (calor), variació dimensional per efecte de la temperatura (dilatació)—, elèctriques (conducció) i magnètiques (magnetisme), especialment les substàncies de comportament ferromagnètic (ferromagnetisme). Ofereixen també la possibilitat de conformació per diversos procediments, tant en fase líquida com en fase sòlida, i d’unió per soldadura.
En la superfície de la Terra hom troba els metalls en forma de llurs composts químics, els minerals, i, més rarament, en estat pur, els metalls natius. Els metalls natius (ferro d’origen meteorític, or, argent i coure) foren els primers emprats per l’home per a la fabricació d’armes, eines i ornaments. Amb la utilització del foc fou possible l’obtenció de metalls a partir de llurs minerals. Els primers metalls així obtinguts foren l’estany, el plom, el coure i l’argent, i el primer aliatge, segurament de forma casual, fou el bronze (aliatge de coure i estany), més fusible i més dur que cadascun dels seus components. Tot i que aviat l’home aprengué a identificar els minerals, a separar la ganga de la mena i a extreure'n el metall (l’edat del bronze començà cap al 3000 aC i entre el 1500 i el 1200 aC fou descobert el sistema de reducció de l’òxid de ferro per a l’obtenció d’aquest metall), la metal·lúrgia tingué un caràcter purament empíric fins al segle XIX. Els avenços de la química i de la cristal·lografia durant el segle XVIII i la primera meitat del XIX posaren els fonaments científics de la metal·lúrgia, i, cap a la darreria del segle XIX, l’ús del microscopi metal·logràfic i dels mètodes físics d’investigació (metal·lografia) ha fet de l’estudi dels metalls una veritable ciència.