Dalam ilmu material, polimorfisme adalah kemampuan bahan padat untuk eksis dalam lebih dari satu bentuk atau struktur kristal. Polimorfisme dapat ditemukan dalam bahan kristal apa pun termasuk polimer, mineral, dan logam. Hal ini terkait dengan alotropi, yang mengacu pada unsur kimia. Morfologi lengkap dari suatu bahan dijelaskan oleh polimorfisme dan variabel lain seperti kebiasaan kristal, fraksi amorf atau cacat kristalografi. Polimorfisme penting dalam bidang-bidang seperti farmasi, agrokimia, pigmen, pewarna, makanan, dan bahan peledak.
Polimorfisme yang ada karena adanya perbedaan dalam pengepakan kristal disebut polimorfisme pengepakan. Polimorfisme juga dapat dihasilkan dari adanya konformer yang berbeda dari molekul yang sama dalam polimorfisme konformasi. Dalam pseudopolimorfisme, tipe kristal yang berbeda adalah hasil dari hidrasi atau solvasi. Ini lebih tepat disebut sebagai solvomorfisme karena solvat yang berbeda memiliki rumus kimia yang berbeda. Contoh polimorf organik adalah glisin, yang mampu membentuk kristal monoklinik dan heksagonal. Silika diketahui membentuk banyak polimorf, yang paling penting di antaranya adalah; α-kuarsa, β-kuarsa, tridimit, kristobalit, moganit, koesit, dan stishovit. Contoh klasiknya adalah pasangan mineral, kalsit dan aragonit, keduanya merupakan bentuk kalsium karbonat.
Fenomena analog untuk bahan amorf adalah poliamorfisme, ketika suatu zat dapat mengambil beberapa modifikasi amorf yang berbeda.