El ópalo está hecho de sílice hidratada o dióxido de silicio. Su contenido de agua varía. Los ópalos naturales vienen en dos variedades. Los ópalos comunes son de un solo color y pueden ser transparentes, blancos, rojos o negros. La otra variedad, el ópalo de calidad gema, se llama ópalo precioso. Los ópalos preciosos son conocidos por su juego de colores, el arco iris que brilla cuando se enciende con la luz. Los investigadores que trabajan en la creación de ópalos en el laboratorio intentan capturar esta cualidad esquiva y recrear la belleza de los ópalos preciosos naturales. En el laboratorio se crean tres categorías de ópalos: imitación, sintéticos y cultivados artificialmente.
El único requisito para que un material sea un ópalo de imitación exitoso es que parezca ópalo natural. John Slocum inventó un ópalo de imitación conocido como Slocum Stone, o esencia de ópalo, en 1974. La piedra está hecha de vidrio con trozos de lámina metálica que crean el fuego característico del ópalo. Opalite es otra imitación que está hecha de plástico. Es más suave que el ópalo natural y exhibe una iridiscencia de piel de lagarto, un patrón similar a una escama que se acerca a la apariencia del ópalo natural pero que aún es notablemente diferente.
El proceso básico de síntesis de ópalo consta de tres etapas. Primero, los científicos crean pequeñas esferas de sílice. A continuación, colocan las esferas en un patrón de celosía para imitar la estructura del precioso ópalo. Finalmente, llenan los poros de la estructura con gel de sílice y la endurecen. El proceso puede tardar más de un año. El resultado es un producto de sílice hidratado que exhibe iridiscencia y tiene un aspecto similar al del ópalo natural. La parte más difícil de la síntesis de ópalo es recrear el fuego arcoíris del ópalo precioso natural. Pierre Gilson creó el primer ópalo sintético en 1974, y los primeros intentos tenían bandas de iridiscencia en lugar de destellos. Los investigadores ajustaron el proceso y crearon una iridiscencia de piel de lagarto.
En la década de 1980, el fotógrafo e historiador de ópalo Len Cram comenzó a experimentar con nuevas formas de cultivar ópalos. Después de escuchar historias de esqueletos opalizados y postes de cercas alrededor de las minas de ópalo, Cram dudó de la explicación tradicional de la formación del ópalo. Otros plantearon la hipótesis de que la sílice llenó bolsas en el suelo y se endureció hasta convertirse en ópalo durante cientos de años. Cram creía que los ópalos crecían más rápidamente. Pensó que los ópalos se formaban a partir de reacciones químicas que involucraban compuestos en la tierra. Cram ha creado su propio proceso para crear ópalos basado en esta teoría. Mezcla tierra de ópalo con electrolitos líquidos, y en unos meses produce ópalos que son visualmente indistinguibles de los ópalos naturales.