硬度的測量與表示方法很多。硬度值的大小也與宏觀、微觀等尺寸效應有關。
一、硬度厚度原理
原理內容：在微觀狀態下，厚度越小，硬度越大；當厚度無限小時，硬度將無限大。
物質是由原子等最基本粒子組成，在破碎過程中，當不同的物質被破碎到趨于無限小時，實際上已經變成了相同或類似的單個顆粒結構了，并且剛性極大。所以，它們的硬度值會變得越來越大，直至趨同。
從硬度的測試角度來看，硬度取決于物體受“力”后，顆粒上下層或受“力”點周圍其
他顆粒位移的變化，也就是說與厚薄的關聯度比較大。當一個物體的厚度接近于分子、原
子的尺寸級別時,相對于抵抗破碎的內在結合力的能量是很大的，在外力作用時幾乎不會變形了。所以，硬度值會變得很大。
分子比原子的可變化空間更大一些，所以，可以這樣認為，由分子組成的物體的硬度要比原子組成的物體的硬度小。
二、硬度密度原理
原理內容：基本粒子排列越緊密，硬度越大。
在宏觀狀態下，硬度越大，柔韌性越差。但是在微觀世界里,特別當厚度接近原子“板”時，我們可以想象這個“板”是由一顆顆原子用鍵連接起來的,就像一條鉆石項鏈那
樣，可以隨意彎曲、折疊或者像卷軸一樣卷起來。
在這個“鏈板”上，當測定硬度的探頭很小，并點擊到“鍵”上時，硬度則是另一回事
了，就像穿起鉆石項鏈的那條線，無硬度大小可言了，即硬度測量成了一個概率問題了——平均硬度。所以，顆粒排列越有序，越緊密、抵抗外部的破壞能力越強。
三、硬度約束原理
原理內容：外部約束越強，硬度越大。
硬度是由于微粒的錯位、移動而表現出來的。假如我們用外部的力量限制住這些微粒的位移，這時，硬度就會變大。
所以，在微觀下，硬度的大小既受制于內部的約束，又受制于外部的約束。