電阻率介於金屬導體（10-5～10-6Ω·cm）和絕緣體(1010～1015Ω·cm)之間的材料。材料的性能可通過提純、摻雜和改變深能級缺陷等方法加以控制。半導體材材料通常為單晶材料。半導體多晶材料和非晶材料以及用激光退火形成的再結晶材料的研究和應用也已取得進展。半導體材料的特性參數有：禁帶寬度、電子和空穴遷移率、有效質量、擴散系數、載流子壽命、介電常數、點陣常數和熱導率等。制作半導體器件，主要依據半導體材料的特性進行選材；材料制備工藝的成熟程度以及材料的質量、價格也是考慮的因素。
半導體材料按組成、結構和性質可分為元素半導體（如矽和鍺半導體）、化合物半導體（周期表中Ⅲ－Ⅴ、Ⅱ-Ⅵ、Ⅳ-Ⅵ族）、非晶態和液態半導體、磁性半導體以及有機金屬半導體材料等。半導體材料又可按生長工藝分為體材料和外延材料。體材料的晶體培育方法分為直拉、液封直拉、浮區熔煉和水平生長等。生產外延材料的方法有氣相外延、有機金屬化合物外延、液相外延和分子束外延等。用分子束外延或其他外延方法還可以制成超點陣結構半導體材料。
半導體材料已成為現代電子工業的基礎。早在20世紀20年代，硒和氧化亞銅已用作整流器和光電池的材料。第二次世界大戰期間，由於對無線電定向的需要，開始研究鍺和矽作為制造檢波器和晶體放大器的材料。1948年，鍺晶體管問世；1950年矽晶體管研制成功。此後這兩種元素半導體材料（尤其是矽）獲得迅速發展。1952年開始研究Ⅲ－Ⅴ族化合物半導體材料（銻化銦、砷化鎵等），這種化合物的點陣結構與矽、鍺相同，都屬金剛石點陣結構。此外，還對其他二元、三元和多元化合物半導體材料進行廣泛的研究。
在各種半導體材料中，矽的資源最為豐富，制備和提純方面的問題也已解決。與其他半導體材料相比，矽還具有較大的禁帶寬度、較高的本征電阻率、較長的載流子壽命、易於表面鈍化等優點。因此，矽在半導體材料中占有突出的地位。鍺具有純度和載流子遷移率較高的特點，在某些器件（如低噪聲器件和探測器）中仍有一定的應用前途。在化合物半導體中，Ⅲ-Ⅴ族化合物最受重視，砷化鎵尤為突出。由於微波和光電方面的應用，砷化鎵已成為矽以後的最有發展前景的半導體材料。繼砷化鎵之後得到發展的材料有磷化銦、鎵銦砷和鎵銦砷磷等。在用作紅外探測器的材料方面，銻化銦、硫化鉛、鉛錫碲，尤其是汞鎘碲化合物半導體發展很快。
超大規模集成電路和太陽能電池兩方面的發展，進一步促使人們對半導體材料進行深入研究。前者已對矽中的微缺陷、位錯、層錯(見晶體缺陷)和半絕緣砷化鎵的熱穩定性、均勻性提出瞭更高的要求；後者作為地面新能源的可能性正受到越來越多的註意。矽、硫化鎘-硫化銅、砷化鎵都是當前研究得較多的材料。非晶態矽，由於成體低和具有較好能量轉換效率、並適宜大量生產，近年來受到瞭較多的註意。在這方面人們正在對很多新型半導體材料進行探索。