貝殼的基本結構主要分為三部分，最外層是由硬質蛋白組成的角質層；中間為方解石或文石晶體組成的稜柱層，主要為貝殼提供硬度和耐溶蝕性；
貝殼是生活在水邊軟體動物的外套殼，由軟體動物的一種特殊腺細胞的分泌物所形成的保護身體柔軟部分的鈣化物。自然界中天然碳酸鈣礦物質相比較，貝殼具有獨特的多尺度、多級次“磚－泥”組裝結構，且因其多級層狀結構而具有韌性好、強度高等優良特性。
貝殼的光學特性主要是由於貝殼的微結構對光線的反射、干涉、衍射及特徵波譜的吸收特性。珍珠層薄層對光的干涉及層與層之間、文石片晶之間的狹縫對光的衍射形成了暈彩，珍珠層表面的暈彩和伴色的顏色與珍珠層的厚度及其變化有關，還與珍珠層內文石晶體的大小、形態、排列方式有關。
貝殼主要含鈣、碳、氧、氫、鍶、鎂等元素，其中鍶和鎂的含量主要與貝的種類有關。
