1946年，美国D.特恩布尔^[注]在实验中发现液态金属在较小的过冷度下形成固相，常常与存在灰尘等异质颗粒有关；当把液态金属分散成很小的液滴时则可以获得很大的过冷度，发生均匀形核。均匀形核中新相晶核是在母相中均匀生成的，即晶核由液相中的一些原子集团直接形成，不受杂质颗粒或铸型表面的影响。均匀形核过程中，体系的体积自由能降低为形核驱动力，而晶胚构成新的表面而引起的固-液界面能增加则为形核阻力，因此液相必须处于一定的过冷条件下才能形核。液体中客观存在的结构起伏和能量起伏是促成均匀形核的必要因素，临界晶核半径由体系过冷度及固-液界面能共同决定。形成此临界晶核所需的能量为临界形核功，均匀形核的临界形核功相当于晶核表面自由能的1/3。均匀形核的形核率为单位时间内单位体积的液相中所形成的晶核数量。形核率受形核驱动力和原子从液相向晶胚扩散速率的共同控制。液态金属发生均匀形核所需的过冷度很大，约0.2T_m（T_m为熔点），甚至更大。除非在特殊的实验条件下，如深过冷，否则液态金属凝固中一般不会出现均匀形核。均匀形核也存在于固态相变中，是合金沉淀强化理论的重要基础。