晶体振荡器操作的原理是逆压电效应，即施加在晶体表面的交流电压使其在其固有频率振动。正是这些振动最终转化为振荡。
这些振子通常是由石英晶体制成的，尽管其他物质如罗谢尔盐和电气石表现出压电效应，因为石英便宜，天然可得，与其他物质相比，机械强度强。
在晶体振荡器中，晶体被适当地切割并安装在如图1a所示的两个金属板之间，其等效电性如图1b所示。实际上，晶体的行为就像系列RLC电路，由组成部分组成
- 低值电阻器R年代
- 大值电感L年代
- 故选C年代
和电容电极Cp。
Due to由于p，晶体将以两种不同的频率共振，即，
- 串联谐振频率f年代当串联电容C年代与串联电感L共振年代。在这一阶段，晶体阻抗将是最小的，因此反馈量将是最大的。同样的数学表达式给出为
- 并联谐振频率fp展出的是什么电抗L的年代C年代腿等于电抗并联电容器Cp例如L年代和C年代与C产生共鸣p。在这一刻，晶体阻抗将是最高的，因此反馈将是最小的。数学上可以这样表示
的行为电容器在f以下都是电容性的年代以上fp。然而对于介于f之间的频率年代以上fp，晶体的行为将是感应的。进一步，当频率等于并联谐振频率fp，那么L年代和Cp将形成一个并联调谐LC槽电路。因此，晶体可以被看作是串联和并联调谐谐振电路的组合，因此需要为这两者中的任何一个调谐电路。此外，值得注意的是fp会比f高吗年代而两者之间的紧密程度将由使用中的晶体的切割和尺寸决定。
晶体振荡器可以通过将晶体连接到电路中来设计，使其在串联谐振模式下提供低阻抗(图2a)，在反谐振或并联谐振模式下提供高阻抗(图2b)。
在显示的电路中电阻R1和R2形成了分压器而发射极电阻RE稳定的电路。此外,CE(图2a)作为一个交流旁路电容，而耦合电容CC(图2a)用于阻止直流信号在集电极和基极之间的传播。接下来，电容器C1和C2形成如图2b所示的电容分压器网络。此外，在电路中(图2a和图2b)还有一个射频线圈(RFC)，它提供了双重优势，因为它提供了直流偏置，同时使电路输出不受电源线上交流信号的影响。
供电给振荡器，电路中振荡的振幅不断增大，直到达到一个点，此时放大器中的非线性将环路增益降低到统一。其次，在达到稳态时，反馈回路中的晶体对工作电路的频率有很大的影响。此外，在这里，频率将自调整，以便于晶体对电路产生电抗，从而满足巴克豪森相位要求。
一般来说，晶体振荡器的频率将固定为晶体的基频或特征频率，这将由晶体的物理大小和形状决定。然而，如果晶体不平行或厚度不均匀，那么它可能在多个频率上共振，导致谐波。此外，晶体振荡器可以调谐为偶或奇谐波基频，分别称为谐波振荡器和泛音振荡器。这方面的一个例子是晶体的并联谐振频率降低或增加了一个电容器或一个电感器分别穿过晶体。
晶体振荡器的典型工作范围为40 KHz ~ 100 MHz，其中低频振荡器采用opamp设计，高频振荡器采用opamp设计晶体管(以下是或场效应晶体管)。电路产生的振荡频率由晶体的串联谐振频率决定，不受电源变化的影响电压，晶体管参数等。因此，晶体振荡器表现出高q因子和优良的频率稳定性，使它们最适合于高频应用。然而，应注意以最佳功率驱动晶体。这是因为，如果太多的能量被输送到晶体，那么寄生共振可能会在晶体中被激发，导致不稳定的谐振频率。此外，由于相位噪声性能的降低，甚至输出波形也可能失真。此外，由于过热，它甚至会导致器件(晶体)的破坏。
晶体振荡器体积小，成本低，广泛应用于电子战系统，通信系统，制导系统，微处理器，微控制器，空间跟踪系统，测量仪器，医疗设备，计算机，数字系统，仪器，锁相环系统，调制解调器，传感器、磁盘驱动器、船舶系统、电信、发动机控制系统、时钟、全球定位系统、有线电视系统、摄像机、玩具、视频游戏、无线电系统、手机、定时器等。
