Las sustancias se caracterizan por sus propiedades y por su composición. El color, punto de fusión y punto de ebullición son propiedades físicas. Una propiedad física se puede medir y observar sin que cambie la composición o identidad de la sustancia. Por ejemplo, es posible determinar el punto de fusión del hielo calentando un trozo de él y registrando la temperatura a la cual se transforma en agua. El agua difiere del hielo solo en apariencia, no en su composición, por lo que este cambio es físico; es posible congelar el agua para recuperar el hielo original. Por tanto, el punto de fusión de una sustancia es una propiedad física. De igual manera, cuando se dice que el helio gaseoso es mas ligero que el aire, se hace referencia a una propiedad física.

Por otro lado, el enunciado "el hidrogeno gaseoso se quema en presencia de oxigeno gaseoso para formar agua" describe una propiedad química del hidrogeno, ya que para observar esta propiedad se debe efectuar un cambio químico, en este caso la combustión. Después del cambio, los gases originales, hidrogeno y oxigeno, habrán desaparecido y quedara una sustancia química distinta, el agua. No es posible recuperar el hidrogeno del agua por medio de un cambio físico como la ebullición o la congelación.

Cada vez que se prepara un huevo cocido se produce un cambio químico. Al ser sometido a una temperatura de aproximadamente 100°C, tanto la tiara como la yema experimentan cambios que modifican no solo su aspecto físico, sino también su composición. Al comerse, cambia otra vez la composición del huevo por efecto de las sustan­cias presentes en el organismo, denominadas enzimas. Esta acción digestiva es otro ejemplo de un cambio químico. Lo que sucede durante la digestión depende de las propiedades químicas tanto de los alimentos como de las enzimas implicadas.

Todas las propiedades de la materia que se pueden medir, pertenecen a una de dos categorías: propiedades extensivas y propiedades intensivas. El valor medido de una propiedad extensiva depende de la cantidad de materia considerada. la masa, que es la cantidad de materia en una cierta muestra de una sustancia, es una propiedad extensiva. Mas materia significa más masa. Los valores de una misma propiedad extensiva se pue­den sumar. Por ejemplo, dos monedas de cobre tendrán la masa resultante de la suma de las masas individuales de cada moneda, así como la longitud de dos canchas de tenis es la suma de la longitud de cada una de ellas. El volumen, definido como longitud elevada al cubo, es otra propiedad extensiva. El valor de una cantidad extensiva depende de la cantidad de materia.

El valor medido de una propiedad intensiva no depende de cuánta materia se considere. La densidad, definida como la masa de un objeto dividida entre su volumen, es una propiedad intensiva. La temperatura es también una propiedad intensiva. Suponga que se tienen dos recipientes de agua a la misma temperatura; si se mezclan en un recipiente grande, la temperatura de esta mayor cantidad de agua será la misma que la del agua de los recipientes separados. A diferencia de la masa, la longitud y el volumen, la temperatura y otras propiedades intensivas no son aditivas.

Todas las sustancias pueden existir, al menos en principio, en los tres estados: solido, liquido y gaseoso. Los gases difieren de los solidos y de los líquidos en la distancia de separación entre las moléculas. En un solido, las moléculas se mantienen unidas en forma organizada, con poca libertad de movimiento. Las moléculas en un liquido están unidas, pero no en una posición tan rígida, y se pueden mover libremente entre ellas. En un gas, las moléculas están separadas por distancias que son grandes en comparación con el tamaño de las moléculas.

Los tres estados de la materia pueden ser convertibles entre ellos sin que cambie la composición de la sustancia. Un solido (por ejemplo el hielo) se fundirá por calentamiento y formara un liquido (agua). (La temperatura a la cual sucede esta transición se denomina punto de fusión.) El calentamiento ulterior convertirá el liquido en gas. (Esta conversión se lleva a cabo en el punto de ebullición del liquido.) Por otro lado, el enfriamiento de un gas lo condensara para formar un liquido. Cuando el liquido se enfría aun mas, se congelara y se formara un solido.