贝壳的基本结构主要分为三部分，最外层是由硬质蛋白组成的角质层；中间为方解石或文石晶体组成的棱柱层，主要为贝壳提供硬度和耐溶蚀性；

贝壳是生活在水边软体动物的外套壳，由软体动物的一种特殊腺细胞的分泌物所形成的保护身体柔软部分的钙化物。自然界中天然碳酸钙矿物质相比较，贝壳具有独特的多尺度、多级次“砖－泥”组装结构，且因其多级层状结构而具有韧性好、强度高等优良特性。

贝壳的光学特性主要是由于贝壳的微结构对光线的反射、干涉、衍射及特征波谱的吸收特性。珍珠层薄层对光的干涉及层与层之间、文石片晶之间的狭缝对光的衍射形成了晕彩，珍珠层表面的晕彩和伴色的颜色与珍珠层的厚度及其变化有关，还与珍珠层内文石晶体的大小、形态、排列方式有关。

贝壳主要含钙、碳、氧、氢、锶、镁等元素，其中锶和镁的含量主要与贝的种类有关。