Pueden ser:^[2]​

• Homogéneos: Presentan la misma composición química e iguales propiedades en todos sus puntos. Presentan una sola fase que puede estar en estado sólido, líquido o gaseoso.
• Heterogéneos: No son uniformes, presentan una estructura y una composición diferente en distintos puntos. Esto provoca que tengan dos o más fases.
• Inhomogéneos: es el sistema con el microscopio, que no presenta superficies de discontinuidad, pero cuyas propiedades varían en forma gradual y continua.

Según su composición, los sistemas materiales se clasifican en:^[3]​^[1]​

• Sustancias puras: Contienen un solo componente, de composición y propiedades fijas. Se dividen en:
  • Elementos químicos: Formados por átomos con el mismo número atómico. Ej: oro, carbono, oxígeno.
  • Compuestos químicos: Contienen varios tipos de átomos, con distinto número atómico, unidos entre sí mediante enlaces químicos, formando moléculas o redes de átomos o iones, con una estructura fija. Ej: agua, benceno, etanol, glucosa.

Se pueden descomponer en los elementos constituyentes mediante métodos químicos de descomposición como la electrólisis.

• Mezclas de sustancias. Contienen dos o más sustancias puras, por lo que su composición química y sus propiedades son variables. Se dividen en:
  • Mezclas homogéneas, habitualmente llamadas disoluciones. se distingue una sola fase. Ej: agua de mar.
  • Mezclas heterogéneas o mezclas propiamente dichas. se pueden distinguir varias fases. Ej: granito.

Las sustancias de una mezcla se pueden separar por métodos físicos de separación: evaporación, destilación, cristalización.