โลหะวิทยาเป็นการศึกษาโครงสร้างจุลภาคของโลหะเจือทุกประเภทสามารถกำหนดได้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้นว่าเป็นวินัยทางวิทยาศาสตร์ในการสังเกตและกำหนดโครงสร้างทางเคมีและอะตอมและการกระจายเชิงพื้นที่ขององค์ประกอบ การรวมหรือขั้นตอนในโลหะผสมโลหะหลักการเดียวกันนี้สามารถนำไปใช้กับการกำหนดลักษณะเฉพาะของวัสดุใด ๆ ก็ได้

มีการใช้เทคนิคต่าง ๆ เพื่อเปิดเผยลักษณะโครงสร้างจุลภาคของโลหะการตรวจสอบส่วนใหญ่ดำเนินการด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบแสงตกกระทบในโหมดสนามสว่าง แต่เทคนิคคอนทราสต์อื่นๆ ที่พบไม่บ่อย เช่น ดาร์กฟิลด์หรือดิฟเฟอเรนเชียลอินเทอร์เซกชันคอนทราสต์ (DIC) และการใช้สี (สีอ่อน) กำลังขยายขอบเขตของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงสำหรับการใช้งานด้านโลหะวิทยา

คุณสมบัติระดับมหภาคที่สำคัญหลายอย่างของวัสดุโลหะมีความไวสูงต่อโครงสร้างจุลภาคคุณสมบัติเชิงกลที่สำคัญ เช่น ความต้านทานแรงดึงหรือการยืดตัว ตลอดจนคุณสมบัติทางความร้อนหรือทางไฟฟ้าอื่นๆ เกี่ยวข้องโดยตรงกับโครงสร้างจุลภาคความเข้าใจในความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างจุลภาคและคุณสมบัติระดับมหภาคมีบทบาทสำคัญในการพัฒนาและการผลิตวัสดุ และเป็นจุดมุ่งหมายสูงสุดของงานโลหะวิทยา