本书的本传部分是内容核心，全面介绍史前、古代、近代和现代文明等各时期里材料的发展，包括材料科学的形成；此外，在前传中简单介绍了与时空、考古及年代学有关的基础知识；还在后传中对未来二十年的材料发展做了展望。

本教材重点介绍了经典热力学和统计热力学理论在揭示材料中的相和组织形成规律方面的应用，教材共10章，第1-7章为基本内容，由浅入深地介绍了单组元系、二组元系和三组元以上的多组元材料中相的形成规律和相平衡问题，第8-10章集团变分法，亚稳、局域等次级相平衡以及材料设计与热力学等内容供读者根据需要选学。本教材知识自成体系而且特色鲜明，包含类型广泛的材料学研究的实际问题和习题。书后列有英文和中文索引，方便读者检索查阅。

本书详细回顾了功能材料从无到有的过程，它最初的源头是中国古代对天然磁铁矿的应用，但人造功能材料的发端则始于意大利的伽利略。本书从光学、电磁学、智能、信息、能源、生物医用、分离功能等几个方面介绍了功能材料的发展演变过程，及其在人类文明进步中的作用。