自组装可分为自发自组装和可逆自组装两种，取决于系统熵变和焓变的关系。自发过程形成的结构是稳定自组装，在自然界中普遍存在，如生物体的细胞即是由自组装基元（各种生物分子）自组装而成，不同细胞的区别源于自组装基元的不同。自组装也是超分子化学领域的主要研究课题，通过设计组装单元的化学结构来获得特定的组装结构。自组装有3个特征：①有序性，自组装的结构比单独的组成部分具有更高的有序性。②非共价键的弱相互作用，包括范德华力、π-π相互作用、毛细现象和氢键等。③丰富的基本结构单元，如原子、分子、蛋白质分子、纳米材料、微米或更大尺度的颗粒等。

自组装与晶体生长等都描述了结构基元组成有序结构的过程，不同的是晶体生长以原子、分子、离子等为基元最终会形成周期性长程有序结构或准晶结构，而自组装形成的结构不一定具有晶体结构的周期性。

自组装基元包括有机分子和无机纳米颗粒，根据自组装基元的不同，自组装形成的结构表现出不同的特征。①有机分子的自组装，主要依赖于氢键的结构和强度，以及亲疏水作用，可以用来设计胶束、凝胶、超分子聚合物等，一般形成具有局部有序性的结构，此结构制备成的材料具有自修复性能。还可以通过在有机分子上加入具有热、光、电等响应性的官能团，实现自组装结构对外界刺激的响应。②无机纳米颗粒的自组装，依赖于纳米颗粒的尺寸和纳米颗粒表面的表面活性剂稳定层结构，可以形成多种周期性长程有序结构或准晶结构。

自组装已经成为制备新材料、设计新结构的必要手段，如分子在晶体表面的自组装，原子、分子团簇自组装形成新晶体材料等。自组装还可以利用胶体纳米晶表面的表面活性剂稳定层以及表面的电荷产生的均一范德华力、静电作用力，由下而上制备不同维度、不同形貌纳米超结构，如超晶格、超晶体以及超材料等，也可用于制备具有特殊光学、电学、磁性和催化等性能的功能纳米材料。自组装制备的材料已广泛应用于电子仪器制造、生物传感器、塑料成型、金属防蚀层、高效催化材料、分子器件、医用生物材料等领域。