绿松石玉的主要组成矿物为绿松石，另外常与埃洛石、高岭石、石英、云母、褐铁矿、磷铝石、磷钙铝矾、纤磷钙铝石等矿物共生。其中，高岭石、石英、褐铁矿等物质加入的比例将直接影响绿松石的品质。
绿松石的颜色可以从天蓝色到深蓝、淡蓝、湖水蓝、蓝绿、苹果绿、黄绿、浅黄、浅灰色等。其中蓝色和深蓝色为最好，但十分罕见，天蓝或微带绿的蓝为常见的优质品，苹果绿、黄绿色次之。
绿松石是一种含水的铜铝磷酸盐，化学式为CuAl6(PO4)4(OH)8·4p0。绿松石为自色矿物，Cu²＋、Fe³+和 Fe²+的综合作用决定绿松石的颜色。Cu²+致绿松石的基本色调为蓝色；Fe³+取代 Al³+导致绿松石的颜色为红色与黄色；Fe²+导致绿松石的绿色调，同时也适当提高了绿松石颜色的浓度和亮度。故绿松石以蓝色和绿色为基调，纯的绿松石呈现蓝色和天蓝色。随着铁含量的增加，绿松石的颜色逐渐由蓝、绿到土黄色。
绿松石是一种含水的矿物，水含量一般在15%~20%之间，其间水以结构水、结晶水及吸附水三种形式存在。随着风化程度的加强，绿松石中的水含量逐渐降低。结构水、结晶水及吸附水的流失，将导致绿松石结构完善程度的降低，从而改变绿松石颜色的明度、浓度和色调。随着Cu²+和水的逐渐流失，绿松石的颜色将由蔚蓝色变成灰绿色以至灰白色。
绿松石属三斜晶系，通常情况下为隐晶质集合体，单晶极少见。据资料显示，目前，只有在美国的弗吉尼亚州产出过单晶绿松石。
单晶绿松石 图片来源于网络
绿松石通常呈致密块状、块状、皮壳状等隐晶质集合体。原石大致可分为结核状、浸染状、细脉状三种。集合体绿松石不透明，多呈蜡状光泽、油脂光泽，质地好、抛光好的绿松石可达到玻璃光泽。一些质地差、呈灰白色调的绿松石具白垩状外表，为土状光泽。
绿松石集合体的折射率在1.610~1.650之间，点测法通常为1.61。绿松石的折射率与其品质有着密切的关系。不同质地、不同颜色的绿松石折射率稍有差异。质地好、颜色鲜艳的天蓝色绿松石折射率较低，为1.623~1.630；绿色或略带黄色色调的绿松石折射率较高，为1.641~1.670，这是由于铁含量增高所致；质地差、灰白色绿松石折射率最低，为1.617~1.626，这与其结构被破坏有关。
绿松石属于孔隙度发育的矿物，吸附能力强，与折射油长时间接触会导致绿松石被测部分因吸附折射油而变色。因此，测折射率这一方法要谨慎使用。
绿松石的密度为2.76(+0.14，-0.36)g/cm³。高品质的绿松石，密度应在2.8~2.9g/cm³之间。多孔隙的绿松石密度可降到 2.40g/cm³。
绿松石硬度为5~6，在地表由于风化作用和铜的流失,硬度变小。高品质绿松石硬度高,大于5,俗称「瓷松」，以艳丽、纯正、匀净之天蓝色为上品；硬度在4.5~5之绿松石次之，市场上称之为「硬松」；硬度在 3~4.5 者称「面松」，色淡不净，系风化失水脱色引起，属低档品。
绿松石在结构、构造上常有一些典型特征。
1.绿松石在绿色、蓝色的基底上常可见一些细小的、不规则的白色纹理和斑块，它们是由高岭石、石英等白色矿物聚集而成的。
2.绿松石中常有褐色、黑褐色的纹理和色斑，称之为铁线，它是由褐铁矿和碳质等杂质聚集而成的。个别样品中可以见到微小的蓝色圆形斑点，这是由沉积作用形成的。
