La matèria es pot classificar de dues formes bàsiques: segons el seu estat físic (com gas, líquid i sòlid) i segons la seva composició (com un element, un compost o una mescla).

Una mostra de matèria pot ser un gas, un líquid o un sòlid. Aquestes tres formes de matèria s’anomenen estats de la matèria. Els estats de la matèria es diferencien en alguna de les seves propietats observables simples. Un gas no té un volum fix o forma; s’adapta al volum i forma del recipient que el conté. Un gas es pot comprimir per ocupar un volum menor o es pot expandir per ocupar un volum més gran. Un líquid té un volum discret independent de la seva recipient però no té una forma específica. Finalment, un sòlid té tant una forma concreta i un volum definit. Els líquids i els sòlids no poden comprimir de manera apreciable.

Les propietats dels estats de la matèria poden entendre a nivell molecular. En un gas, les molècules estan molt separades i es mouen a gran velocitat, xocant entre elles i amb les parets del recipient. La compressió d’un gas disminueix l’espai entre les molècules, augmentant la freqüència de les col·lisions entre les molècules, però no canvia la forma ni la mida de les mateixes. En un líquid les molècules estan “empaquetades” molt més juntes però encara es mouen amb rapidesa. Aquest moviment permet “relliscar” a unes molècules sobre altres fent al líquid fluir amb facilitat. En un sòlid les molècules estan fortament unides unes a les altres, normalment amb disposicions definides, en què les molècules poden oscil·lar molt poc en les seves posicions, d’una altra manera, fixes.

Cada substància té el seu conjunt únic de propietats que ens permeten diferenciar entre si. Les propietats de la matèria es poden classificar en físiques i químiques. Les propietats físiques poden observar sense canviar la identitat i composició de la substància. Aquestes propietats inclouen el color, olor, densitat, punt de fusió, punt d’ebullició, duresa, etc. Les propietats químiques descriuen com una substància pot canviar, o reaccionar, per formar altres substàncies. Una propietat química comuna és la inflamabilitat, és a dir, l’habilitat d’una substància per cremar en presència d’oxigen.

Algunes propietats com la temperatura, punt de fusió o densitat, s’anomenen propietats intensives perquè no depenen de la quantitat de mostra examinada; són molt útils perquè moltes d’aquestes propietats serveixen per identificar les substàncies. Les propietats extensives de les substàncies depenen de la quantitat de mostra; a aquesta classe pertanyen, per exemple, la massa i el volum. Les propietats extensives estan relacionades amb la quantitat de substància present en la mostra.

Els canvis que pateixen les substàncies poden classificar-se, igual que les seves propietats, en físics o químics. Durant un canvi físic les substàncies canvien el seu aspecte físic però no la seva composició, és a dir, és la mateixa substància abans i després del canvi. La conversió d’un tros de gel en aigua líquida és un canvi físic. Quan el gel fon, canvia l’estat sòlid al líquid, però segueix constituït per molècules d’aigua. Tots els canvis d’estat (per exemple, de sòlid a líquid o de líquid a gas) són canvis físics.

En un canvi químic (anomenat també reacció química) una substància es transforma en una altra substància químicament diferent. Per exemple, quan l’hidrogen crema en l’aire es transforma en una substància diferent perquè es combina amb l’oxigen per formar aigua.