藍寶石晶體的化學成分為氧化鋁(α-Al2O3)，是由三個氧原子和兩個鋁原子以共價鍵型式結合而成，其晶體結構為六方晶格結構，如圖2 、3、4所示。就顏色而言，單純的氧化鋁結晶是呈現透明無色的，因不同顯色元素離子滲透於生長中的藍寶石，因而使藍寶石顯出不同的顏色。在自然界中當藍寶石在生長時，晶體內含有鈦離子(Ti3+)與鐵離子(Fe3+)時，會使晶體呈現藍色，而成為藍色藍寶石(Blue Sapphire)。當晶體內含有鉻離子(Cr3+)時，會使晶體呈現紅色，而成為紅寶石(Ruby)。又當晶體內含有鎳離子(Ni3+)時，會使晶體呈現黃色，而成為黃色藍寶石。表1所列為藍寶石之特性表。藍寶石晶體化學性質非常穩定，一般不溶於水和不受酸、鹼腐蝕，只有在較高溫度下(300℃)可為氫氟酸、磷酸和熔化的氫氧化鉀所侵蝕。 藍寶石晶體硬度很高，為莫氏硬度9級，僅次於最硬的金剛石。它具有很好的透光性，熱傳導性和電氣絕緣性，力學機械性能好，並且具有耐磨和抗風蝕的特點。藍寶石晶體的熔點為2050℃，沸點3500℃，最高工作溫度可達1900℃。因此，藍寶石作為一種重要的技術晶體，已被廣泛地應用於科學技術、國防與民用工業的許多領域。