Klei is een klastisch sedimentair gesteente, dat voornamelijk bestaat uit lutum, gronddeeltjes kleiner dan 2 µm.
Het verschil met zand is dat zand bestaat uit kleine rotsblokjes (als gevolg van erosie door water, wind en/of temperatuurverschillen) en klei bestaat uit (kleine) kleiplaatjes. Kleiplaatjes zijn chemisch gevormd en bestaan uit silicium- en aluminiumzouten. Als gevolg van de plaatjesvorm en chemische samenstelling heeft een kleiplaatje een positieve en een negatieve kant waardoor water en mineralen beter worden vastgehouden. Samen met het humusgehalte (voor zowel zand- als kleigrond) bepaalt dat een groot deel van de vruchtbaarheid van de grond.
Klei die een zekere hoeveelheid water bevat, kan men kneden in elke gewenste vorm. Laat men de klei hierna drogen, dan wordt hij hard. Door wateropname kan de klei echter daarna nog weer zacht worden. Als klei gebakken wordt in een oven bij een temperatuur van 900 graden, wordt hij hard doordat de kleideeltjes aan elkaar bakken. Voor de 573 graden (wanneer de apha in Beta verandert, de zogenoemde kwartssprong) is het nog mogelijk om de klei weer zacht te krijgen. Na de 573 graden is dit niet meer mogelijk. Ga je nog hoger bakken, tegen het smeltpunt van de klei, dan wordt dat sinteren of verglazing genoemd.
