Szmaragdy są zieloną do zielonkawo-niebieskiej odmianą klejnotu gatunku beryl [Be3Al2 (Si6O18)]. Jego kolor może pochodzić z niewielkich ilości chromu lub wanadu. Są twardym, ale kruchym klejnotem, ponieważ w ich tworzeniu często występują wady. Szmaragdy powstają zarówno w sposób naturalny, jak i sztuczny. Szmaragdy stworzone przez człowieka są czasami nazywane „stworzonymi” szmaragdami. Złoża szmaragdu znajdują się w Północnej Karolinie i Kalifornii w USA, a także w Kolumbii, Brazylii, Algierii i Uralu. Popularne odmiany szmaragdu to szmaragd gwiazdowy, szmaragd kolumbijski, szmaragd zambijski, szmaragd kocie oko, szmaragd Trapiche i szmaragd brazylijski. Powszechnymi minerałami tworzącymi się obok szmaragdów są kwarc, skaleń i kalcyt.
Naturalne szmaragdy tworzą się w złożach pegmatytów lub żyłach hydrotermalnych w środowiskach metamorficznych. W żyle hydrotermalnej płyny hydrotermalne uciekły z magmy głębiej w skorupie ziemskiej. Kiedy te płyny zawierają określone pierwiastki znajdujące się w szmaragdach (takie jak beryl) i zaczynają stygnąć w żyłach złogów, zaczynają się formować szmaragdy.
W złożach pegmatytów głównym składnikiem w tworzeniu szmaragdów jest magma, zamiast płynów hydrotermalnych. Gdy magma ostygnie, pierwiastki pozostają w roztworze pozostałego płynu. Gdy odpowiednie elementy pozostają, a optymalne warunki, takie jak chłodzenie, są na miejscu, tworzą się szmaragdy.
W tych środowiskach temperatury wahają się od około 750 do 930 stopni Fahrenheita pod ciśnieniem od jednego do trzech kilobarów (około 7,5 do 21,75 ton ciśnienia na cal kwadratowy). Chłodzenie zajmuje dużo czasu: naturalne szmaragdy uformowały się dziś setki milionów lat temu.
Istnieją dwa główne typy środowisk tworzenia szmaragdów syntetycznych: hydrotermalne i wzrost strumieniowy. Metoda hydrotermalna polega na uprawie forniru ze szmaragdu na berylu w kwaśnym środowisku i bogatej w krzem "odżywki". chemikalia są podgrzewane w przybliżeniu od 930 do 1112 stopni Fahrenheita pod ciśnieniem od 700 do 1400 kilobarów (5076 do 10150 ton ciśnienia na cal kwadratowy). Kwaśne środowisko zapobiega oddzielaniu się chromu od podłoża uprawowego, a bogate w krzem składniki odżywcze są trzymane z dala od innych chemikaliów, aby nie hamować wzrostu szmaragdów.
Szmaragdy topnikowe obejmują hodowanie syntetycznego szmaragdu na bezbarwnym berylu „kryształ nasion”. Molibdeniany, wolframiany i wanadany są używane do tworzenia „topników”. Materiały te są topione. Beryl jest obracany i umieszczany w kontakcie z „obracającą się strefą topnienia”, a następnie usuwany. To syntetyzuje beryl. W tej metodzie uprawy często tworzą się delikatne, przypominające pióra inkluzje.