Zu den grössten Herausforderungen der Gemmologie gehört das Erkennen von behandelten Edelsteinen, Synthesen und Imitationen. Dazu sind in vielen Fällen nebst dem Mikroskopieren physikalische und chemische Analysen nötig, die ein entsprechend ausgerüstetes gemmologisches Instrumentarium voraussetzen.
Edelsteine werden mit verschiedenen Methoden behandelt, um ihr Äusseres in Farbe und Klarheit zu verbessern. Zur Anwendung kommen insbesondere Erhitzen, Bestrahlen, Rissfüllung, Imprägnieren und Färben. Manche dieser Verfahren vermindern den Wert der Edelsteine und müssen als solche unmissverständlich benennt werden.
Ebenso zwingend ist die Angabe einer Synthese oder Imitation. Bei einer Synthese handelt es sich um einen künstlich hergestellten Edelstein mit der gleichen chemischen Grundzusammensetzung und Wachstumsstruktur wie sein natürliches Vorbild. Eine Imitation hingegen ahmt einen Edelstein nach indem ein anderes, täuschend ähnliches Material verwendet wird.
Die Brillanz eines Diamanten wird bei geringeren Qualitäten durch Risse oder dunkle Einschlüsse vermindert. Risse können durch eine hochlichtbrechende, glasartige Substanz gefüllt werden, die Risse weniger gut sichtbar macht und somit eine höhere Reinheit des Diamanten vortäuscht. Dunkle Einschlüsse können mit präziser Laserbohrung angebohrt und aufgelöst werden. Zurück bleiben allerdings haarfeine Hohlkanäle, die manchmal mit glasartiger Substanz aufgefüllt werden.
Diamanten können durch radioaktive Bestrahlung und anschliessendes Erhitzen in ihrer Farbe entscheidend verbessert werden. In neuerer Zeit werden gewisse Typen von Diamant einer Behandlung von extrem hohen Drucken und Temperaturen unterzogen („HTHP-Behandlung“), um wertmindernde Farbtönungen zu unterdrücken.
Seit alters her werden Rubine erhitzt, um ein leuchtendes, gleichmässiges Rot zu erhalten. Rubine von geringerer Qualität, die feine Risse und kleine Kerben aufweisen, können während des Erhitzens zudem mit einer glasartigen Substanz gefüllt werden um ihre Klarheit zu verbessern.
Wie die Rubine werden die Saphire häufig erhitzt, um ein intensives Blau zu erzielen und die Reinheit durch Auflösung feiner Einschlüsse zu erhöhen. Seit einiger Zeit wird zudem die Diffusionsbehandlung angewandt, bei welcher Saphire in einem farbgebenden Korundpulver bis fast zum Schmelzpunkt erhitzt werden. Dadurch entsteht an der Oberfläche eine dünne, blaue Farbschicht.
Die grünen Smaragde sind von Natur aus meist mit vielen kleinen Risschen versehen, die ihre Klarheit vermindern. Seit alters her werden sie daher mit farblosen Ölen gefüllt, um diese Risschen für das blosse Auge unsichtbar zu machen. Diese Behandlung ist unbedenklich, da sie wieder rückgängig gemacht werden kann. Gefärbte Öle und farblose Kunstharze hingegen härten im Stein aus und können im schlimmsten Fall den Stein beschädigen.
Aquamarin, Zirkon, Amethyst und Tansanit werden sehr häufig erhitzt, um ihre Farbe zu verändern oder zu intensivieren: Grünlichblauer Aquamarin wird hellblau; gelber und brauner Zirkon wird farblos oder blaugrün; violetter Amethyst wird zum gelben Zitrin; braungrüner Tansanit wird blau-violett. Farblose Topase werden durch radioaktive Bestrahlung braun und durch nachträgliches Erhitzen blau.
Durch Färben und Imprägnieren können diese leicht porösen oder kryptokristallinen Edelsteine in ihrer Farbe und Dauerhaftigkeit verbessert werden.
Zuchtperlen werden poliert, um ihren Glanz zu steigern. Leicht fleckige Zuchtperlen werden gebleicht. Weisse Zuchtperlen können grau, gelb und braun gefärbt werden. Ebenso kann ihre Farbe durch Bestrahlung verändert werden.
