Un cristal de cuarzo es un resonador mecánico con propiedades particularmente estables. El cuarzo es un material muy estable: no "envejece" ni cambia mucho con la temperatura. También es posible preparar cuarzo para que sea muy puro y tenga propiedades consistentes. El cuarzo también es ligeramente piezoeléctrico: un campo eléctrico provoca una desviación y una desviación genera una carga eléctrica.
Cuando se corta correctamente (con una orientación específica de los ejes de cristal) y se monta correctamente, las propiedades mecánicas (básicamente rigidez) son independientes de la temperatura. Los contactos en el cristal significan que una vibración mecánica genera carga eléctrica, y cuando se configura correctamente (con un amplificador), todo el sistema puede resonar a una frecuencia estable.
Eléctricamente, esto se puede modelar como una red RLC con propiedades similares. Los valores de RLC pueden ser sorprendentes, típicamente fracciones de un fF de capacitancia y muchas henias de inductancia.