Размер зерна определяется методами оптической и электронной микроскопии как среднее расстояние между противолежащими границами зерна и может составлять в различных материалах от нескольких нанометров до нескольких миллиметров. В диапазоне размеров до 100 нм, когда размеры зерна и области когерентного рассеяния обычно совпадают, средний размер зерна можно оценить путем расчета размера областей когерентного рассеяния по данным рентгеновской дифракции. Точность данного метода максимальна в диапазоне 20–50 нм.

Российские и международные стандарты регулируют правила определения размера и формы зерен в металлах и сплавах. Для определения размера зерен в металлических системах широко применяются автоматизированные системы анализа изображения, полученного методом оптической микроскопии. Средний размер зерна в этом случае рассчитывается как средняя величина случайных сечений зерен поликристаллического материала.