藍寶石的化學成分（Al?O?），主要以Fe、Ti、致色。剛玉中因含有鐵（Fe）和鈦（Ti）等微量元素，而呈現藍、天藍、淡藍等顏色，其中以為濃而不黑的皇家藍色和矢車菊色最好。在弧面型切磨，內部富含與底面平行并定向排列的三組包體時，可以產生美麗的六射星光時，被稱為"星光藍寶石"。
藍寶石的成分為氧化鋁，因含微量元素鈦（Ti4+）或鐵（Fe2+）而呈藍色。屬三方晶系，晶體形態常呈筒狀、短柱狀、板狀等，幾何體多為粒狀或致密塊狀。透明至半透明，玻璃光澤。折光率1.76-1.77，雙折射率0.008，二色性強。非均質體。有時具有特殊的光學效應-星光效應。硬度為9，密度3.95-4.1克/立方厘米。無解理，裂理發育。
工業用藍寶石是軍用車輛用作透明裝甲的材料，除鉆石以外，藍寶石的硬度強于其他任何天然材料。
藍寶石屬于三方晶系，具有六方結構，
晶格常數為：a=b=4.758A, c=12.991A
折射率1.762-1.770
雙折射：0.008~0.010
一軸晶負光性，個別情況下具有異常的二軸晶光性
光澤：亮玻璃光澤至亞金剛光澤