Шкала твердости была разработана австрийским минералогом Фредериком Моосом в 1820 г. для измерения твердости минералов в качестве их диагностического признака. В основу ее положено определение твердости как сопротивления, оказываемого минералом при его царапании. В качестве эталонных, с помощью которых определяют относительную твердость, выбрано 10 распространенных минералов, расположенных в порядке возрастания твердости.

1. Тальк
2. Гипс
3. Кальцит
4. Флюорит
5. Апатит
6. Ортоклаз
7. Кварц
8. Топаз
9. Корунд
10. Алмаз

Минерал меньшей твердости царапается последующим минералом, обладающим большей твердостью.

Не совсем удачен выбор кальцита, поскольку его твердость меняется на 0,5 единицы в зависимости от направления царапания: наибольшая в плоскости спайности ромбоэдра {1011} и наименьшая в базальной плоскости пинокоида {0001}. Были предложены и другие шкалы и варианты шкалы Мооса, но они не получили общего признания.

Среди более поздних известна шкала А.С. Поваренных, разработанная на основе новых данных. В ней имеется 15 эталонов, из которых первые 9 определяют интервалы твердости, близкие к шкале Мооса, но даются и 5 новых эталонов, при этом 4 из них представлены синтетическими материалами, позволяющими более дробно подразделить крупный интервал твердости от корунда до алмаза. Это особенно важно при исследовании абразивных материалов. Модифицированная А.С. Поваренных шкала Мооса в трактовке А.С. Поваренных представлена ниже.

1. Тальк (001)
2. Галит (100)
3. Галенит (100)
4. 4. Флюорит (111)
5. 5. Шеелит (111)
6. Магнетит (111)
7. Кварц (1011)
8. Топаз (001)
9. Корунд (1120)
10. TiC
11. Кристаллический бор
12. B₄C
13. B₁₂C₂
14. Карбонадо
15. Борт (111)

Шкала Мооса дает возможность найти только относительную твердость. При ее определении необходимо выбирать свежую поверхность образца, так как иногда частицы зернистого или более мягкого минерала могут оставлять след на поверхности более твердого минерала, ошибочно принимаемый за царапину. Следует учитывать, что у некоторых минералов, например у кианита, твердость может значительно меняться в зависимости от направления царапания.

Помимо эталонных минералов можно использовать и другие индикаторы твердости, первоначально сопоставляя их с указанными эталонами. Моос рекомендовал использовать «тонкий и очень твердый стальной напильник» с твердостью около 6,5. Кроме того, индикаторами твердости могут служить оконное стекло (5,5), лезвие перочинного ножа (немного больше 5), медная монета (3), твердость ногтя (немного больше 2). Минералы, имеющие твердость 1, жирные на ощупь.

Твердость в основном определяется мерой прочности связей атомов в структуре вещества, и ее можно рассчитать, исходя из физико-химических параметров данного вещества. На практике установлено, что твердость возрастает с уменьшением размеров ионов металлов, с увеличением валентности или заряда иона и при более плотной упаковке атомов.