耐火材料的化学、矿物组成，本质上决定了它的性质。具有不同化学组成、矿物组成及其分布结构特征的耐火材料，表现出不同的化学性质和物理性能。
(一)化学组成
耐火材料的化学组成一般分为主成分，杂质成分和添加成分。
1、主成分——在耐火材料中构成耐火基体的成分，是耐火材料的特性基础。它的性质和数量对耐火材料起决定性的主导作用。
2、杂质成分——耐火矿物原料中夹杂和耐火材料生产过程中带入的某些能与耐火基体反应并使其高温性能降低的成分。
3、添加成分——在耐火材料生产过程中，为改善物料的工艺性质或材料的某些性质而认为引入的有机或无机的成分。他们通常是无害的，在某种特定条件下，如添加量控制失当，将在一定程度上损害材料的性质。
(二)矿物的组成
从岩石学角度可以认为耐火材料是由多种矿物组成的工艺岩石(除岩石加工制品外)。因此，耐火材料的矿物组成本质上取决于其化学组成，但也与耐火材料制造工艺条件直接有关。耐火材料的矿物相可分为结晶相和玻璃相两种。
在结晶相中，构成耐火材料结构主体且熔点较高的矿物相称为主晶相。它的性质，数量及其结合状态直接决定着材料的性质。与主晶和玻璃相并存的第二晶相称为次晶相(又称第二固相)。次晶相一般分布在主晶相间，是材料中结晶相直接结合程度增加。
玻璃相是非晶质矿物相，耐火度较低，常温下呈玻璃相，在加热过程中逐渐软化，最终呈噶文液相。玻璃相单独或于部分结晶矿物一同填充于主晶相间构成材料基质(又称结合相)。基质的性质和数量对耐火材料性质起着决定性的影响。一般而言，基质中玻璃相较少的耐火材料表现出较好的理化性能。耐火材料中矿物相的种类、及其分布状态、相互间的关系，即为耐火材料的显微组织结构。该结构可大体归纳为两种类型。由硅酸盐结合物胶结晶体颗粒的结构，如图3-1中的A所示。由晶体颗粒直接交错结合的结晶网络结构如图3-1中的B所示