L'opale est faite de silice hydratée, ou dioxyde de silicone. Sa teneur en eau varie. Les opales naturelles sont disponibles en deux variétés. Les opales communes sont d'une seule couleur et peuvent être transparentes, blanches, rouges ou noires. L'autre variété, l'opale de qualité gemme, est appelée opale précieuse. Les opales précieuses sont connues pour leur jeu de couleurs, l'arc-en-ciel qui scintille lorsqu'il est tourné à la lumière. Les chercheurs qui travaillent à la création d'opales en laboratoire tentent de capturer cette qualité insaisissable et de recréer la beauté des opales précieuses naturelles. Trois catégories d'opales sont créées en laboratoire: imitation, synthétique et cultivée artificiellement.
La seule exigence pour qu'un matériau soit une opale d'imitation réussie est de ressembler à de l'opale naturelle. John Slocum a inventé une imitation d'opale connue sous le nom de Slocum Stone, ou essence d'opale, en 1974. La pierre est faite de verre avec des morceaux de feuille métallique qui créent le feu caractéristique de l'opale. L'opalite est une autre imitation en plastique. Il est plus doux que l'opale naturelle et présente une irisation de peau de lézard, un motif en forme d'écaille qui est proche de l'apparence de l'opale naturelle mais qui est toujours sensiblement différent.
Le processus de base de la synthèse de l'opale se compose de trois étapes. Tout d'abord, les scientifiques créent de minuscules sphères de silice. Ensuite, ils organisent les sphères selon un motif en treillis pour imiter la structure de l'opale précieuse. Enfin, ils remplissent les pores de la structure avec du gel de silice et la durcissent. Le processus peut prendre plus d'un an. Le résultat est un produit de silice hydratée qui présente une irisation et a un aspect similaire à celui de l'opale naturelle. La partie la plus difficile de la synthèse de l'opale consiste à recréer le feu arc-en-ciel de l'opale précieuse naturelle. Pierre Gilson a créé la première opale synthétique en 1974, et les premières tentatives avaient des bandes d'irisation plutôt que des étincelles. Les chercheurs ont ajusté le processus et créé une irisation de peau de lézard.
Dans les années 1980, le photographe et historien d'opale Len Cram a commencé à expérimenter de nouvelles façons de faire pousser des opales. Après avoir entendu des histoires de squelettes opalisés et de poteaux de clôture autour des mines d'opale, Cram a douté de l'explication traditionnelle de la formation d'opale. D'autres ont émis l'hypothèse que la silice remplissait des poches dans le sol et s'était durcie en opale pendant des centaines d'années. Cram croyait que les opales poussaient plus rapidement. Il pensait que les opales se formaient à partir de réactions chimiques impliquant des composés dans la saleté. Cram a créé son propre processus de création d'opales basé sur cette théorie. Il mélange de la terre opale avec des électrolytes liquides et, en quelques mois, il fait pousser des opales visuellement impossibles à distinguer des opales naturelles.