石灰石的主要成分是CaCO3，它以方解石和文石两种矿物存在于自然界。方解石属三方晶系，六角形晶体，纯净的方解石无色透明，一般为白色，含有56%CaO，44%CO2，密度为2.715g/cm3，莫氏硬度为3，性质较脆。文石属于斜方品系，菱形晶体，呈灰色或白色，密度为2.94g/cm3，莫氏硬度为3.5-4，性质致密。

石灰石的物理性质中方解石的结晶大小是十分重要的。致密石灰石呈现出低气孔率的细粒晶体组织结构具有很高的强度。石灰石的密度约为2.65~2.80g/cm3，白云石质石灰石为2.70-2.90g/cm3，白云石为2.85-2.95g/cm3。体积密度取决于气孔率。

石灰石的热膨胀：有资料显示，石灰石在800℃以下的范围内，微晶体石灰石的平均热膨胀系数为(4.5~5.0)*10^(-6)/℃，而粗晶体则增加到10.1*10^(-6)/℃。石灰石的加热实验在石灰生产中有很重要的愈义。在石灰石的分解点以下的800℃时石灰石结晶体内产生膨胀，在高度结晶化的石灰石中会形成裂纹，而那些晶体更大的通过加热会由破裂而成粉末，对于结晶发育很好、含有许多致密方解石的石灰石粉化较严重。