Gdy kryształ kwarcu jest zdeformowany przez naprężenie mechaniczne w określonym kierunku, występuje w nim polaryzacja, a ładunki przeciwnej polaryzacji pojawiają się na jego powierzchni. Po usunięciu siły zewnętrznej kryształ powraca do stanu neutralnego. Jednak gdy zmienia się kierunek siły zewnętrznej, zmienia się również biegunowość ładunków. Zjawisko to znane jest jako piezoelektryczny efekt kryształu kwarcowego.
I odwrotnie, gdy kryształ kwarcu jest poddawany naprzemiennej polu elektrycznej, ulega mu mechaniczne odkształcenie w określonym kierunku, znanym jako wibracje mechaniczne. Po zniknięciu zastosowanego pola elektrycznego deformacja ta znika. Zjawisko to znane jest jako odwrotne działanie piezoelektryczne, powszechnie określane również jako efekt elektrostycki.
Kryształy wykazujące działanie piezoelektryczne nazywane są kryształami piezoelektrycznymi, a kryształy kwarcowe są najlepszym przykładem. W rzeczywistości efekt piezoelektryczny został po raz pierwszy odkryty w kryształach kwarcu.