Mật ong về bản chất là dung dịch đậm đặc gồm chủ yếu hai loại đường là glucose và fructose hoà tan trong rất ít nước. Vì lượng đường quá nhiều so với lượng nước có thể giữ hoà tan ổn định, mật ong luôn ở trạng thái bão hoà, tức là chỉ chực chờ để đường tách ra thành tinh thể rắn. Trong hai loại đường đó, glucose kết tinh dễ hơn nhiều so với fructose, nên theo thời gian nó dần tách khỏi nước và tạo thành những hạt tinh thể nhỏ li ti lắng đọng khắp lọ mật.

Nguyên nhân cốt lõi là quá trình kết tinh tự nhiên của glucose khi ở trạng thái bão hoà lâu ngày, đặc biệt được thúc đẩy bởi nhiệt độ mát khoảng mười đến mười lăm độ C, mức nhiệt lý tưởng để tinh thể hình thành nhanh. Ngoài ra, mật ong càng chứa nhiều phấn hoa hay bụi nhỏ li ti thì các hạt đó lại đóng vai trò làm điểm mầm cho tinh thể glucose bám vào và phát triển nhanh hơn. Loại mật ong nào có tỷ lệ glucose cao hơn fructose, như mật hoa cải hay mật hướng dương, thường đông đặc nhanh hơn các loại mật có nhiều fructose như mật hoa vải hay mật keo.

Nếu bạn để một lọ mật ong trong ngăn bếp vào những tháng trời se lạnh, chỉ sau vài tuần đáy lọ đã xuất hiện lớp hạt trắng đục mịn như đường cát, rồi dần dần lan lên cả lọ khiến mật ong đặc sệt lại. Cách xử lý quen thuộc là đặt lọ mật ong vào bát nước ấm khoảng bốn mươi độ C, khuấy nhẹ vài phút, tinh thể đường sẽ tan trở lại và mật ong trong lỏng như ban đầu. Người ta tránh dùng nước quá nóng hoặc lò vi sóng mạnh vì nhiệt cao có thể phá huỷ một số enzyme và hương vị tự nhiên của mật.

Nhiều người tưởng mật ong bị đông đặc nghĩa là mật giả hoặc đã pha đường, trong khi thực ra hiện tượng kết tinh lại là dấu hiệu của mật ong nguyên chất, vì mật ong giả pha xi rô công nghiệp thường không đủ glucose bão hoà để kết tinh tự nhiên như vậy. Cũng có người nghĩ mật ong bị đông là đã hỏng nên bỏ đi, nhưng mật ong kết tinh vẫn hoàn toàn an toàn để dùng, chỉ cần hâm ấm nhẹ là mật lại lỏng mịn như cũ.