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Dans les années 1930, le secteur de l'électronique était devenu dépendant des cristaux de quartz. Le Brésil était le seul fournisseur de cristaux adaptés ; cependant, la Seconde Guerre mondiale perturba l'approvisionnement brésilien, obligeant les pays à tenter de synthétiser du quartz à l'échelle industrielle. Le minéralogiste allemand Richard Nacken (1884-1971) obtint un certain succès dans les années 1930 et 1940. Après la guerre, de nombreux laboratoires tentèrent de cultiver des cristaux de quartz géants. L'Army Signal Corps passa un contrat avec Bell Laboratories et la Brush Development Company de Cleveland, dans l'Ohio, pour synthétiser des cristaux suivant les directives de Nacken.

On le trouve assez fréquemment dans les roches sédimentaires telles que le grès et le schiste. C'est un constituant typique du schiste, du gneiss, du quartzite et de diverses roches métamorphiques. Le quartz présente le plus faible potentiel d'altération lors de la séquence de dissolution de Goldich et, par conséquent, il est très répandu comme minéral résiduel dans les sédiments fluviatiles et les sols résiduels. Une forte présence de quartz suggère généralement une roche « mature », car elle signifie qu'elle a été fortement remaniée et que le quartz a été le premier minéral à subir une forte altération. Roche granitique dans la falaise de Gros la Tête sur l'île d'Aride, aux Seychelles.

Il a découvert que, quelle que soit la dimension ou la forme d'un cristal de quartz, ses longues faces prismatiques sont toujours jointes à un angle parfait de 60°. Si la grande majorité du quartz cristallise à partir de magma en fusion, il précipite également chimiquement sous forme de gangue à partir de veines hydrothermales brûlantes, parfois avec des minerais comme l'or, l'argent et le cuivre.

Les propriétés piézoélectriques du quartz ont été découvertes par Jacques et Pierre Curie en 1880. L'oscillateur ou résonateur à quartz a été développé pour la première fois par Walter Guyton Cady en 1921. George Washington Pierce a conçu et breveté des oscillateurs à cristal de quartz en 1923.

Des cristaux bien formés peuvent atteindre plusieurs mètres de long et peser des centaines de kilogrammes. Le quartz est un constituant essentiel du granite et de diverses roches ignées felsiques.

(Avant la Seconde Guerre mondiale, Brush Development produisait des cristaux piézoélectriques pour lecteurs de disques.) En 1948, Brush Development avait produit des cristaux de 3,8 cm de diamètre, les plus grands à ce jour. Dans les années 1950, les techniques de synthèse hydrothermale produisaient des cristaux de quartz synthétiques à l'échelle industrielle, et aujourd'hui, la quasi-totalité des cristaux de quartz utilisés dans l'industrie électronique moderne sont synthétiques.

Warren Marrison a créé la première horloge à oscillateur à quartz basée sur les travaux de Cady et Pierce en 1927. Au 17e siècle, l'étude du quartz par Nicolas Steno a ouvert la voie à la cristallographie moderne.