Hay algunas sustancias, como el dióxido de silicio, el carbono diamante o el carbono grafito, que forman redes tridimensionales cristalinas en donde los átomos están unidos por enlaces covalentes:

En el C (diamante) los átomos tienen hibridación sp³y están formando un tetraedro regular en el que hay un C en el centro y está rodeado de otros C, colocados en los vértices, que a su vez son el centro de otros tetraedros formando una estructura muy compacta.
En el C (grafito) los átomos tienen hibridación sp² y están colocados en vértices de hexágonos regulares unidos formando capas. Las capas están unidas por fuerzas intermoleculares más débiles.

Las sustancias covalentes que forman redes cristalinas tienen muy altos puntos de fusión y ebullición (porque hay que romper muchos enlaces e, incluso, más fuertes que los iónicos), muy duros (porque las redes son muy compactas), insolubles en todo tipo de disolventes (romper la estructura es muy difícil) y malos conductores de la electricidad (tienen los electrones sujetos en los enlaces covalentes)