化学成分为氧化铝，化学式(α-Al2O3)，是由三个氧原子和两个铝原子以共价键型式结合而成，其晶体结构为六方晶格结构。

在自然界中当蓝宝石在生长时，晶体内含有钛离子(Ti3+)与铁离子(Fe3+)时，会使晶体呈现蓝色，而成为蓝色蓝宝石(Blue Sapphire)。

当晶体内含有铬离子(Cr3+)时，会使晶体呈现红色，而成为红宝石(Ruby)。又当晶体内含有镍离子(Ni3+)时，会使晶体呈现黄色，而成为黄色蓝宝石。

就颜色而言，单纯的氧化铝结晶是呈现透明无色的，因不同显色元素离子渗透于生长中的蓝宝石，因而使蓝宝石显出不同的颜色。

像海洋之星，非洲之星，天使之泪等都属于天然宝石。

人工蓝宝石的制作流程：准备原料→填充原料及架设晶种→炉体抽真空→炉体加热（炉体加入钼隔热屏和钨隔热屏）→原料熔化→熔接晶种→晶颈生长→晶体生长→晶体与坩埚分离（这里面的坩埚大多是耐高温的。）→冷却→取出晶体。世界上的长晶工艺主要有两种，一种是源自前苏联的长晶工艺：泡生法；另一种是源自美国的长晶工艺：水热交换法。

人造蓝宝石重达450公斤。

蓝宝石晶体化学性质非常稳定，一般不溶于水和不受酸、碱腐蚀，只有在较高温度下(300℃)可为氢氟酸、磷酸和熔化的氢氧化钾所侵蚀。

蓝宝石晶体硬度很高，为莫氏硬度9级，仅次于最硬的金刚石。它具有很好的透光性，热传导性和电气绝缘性，力学机械性能好，并且具有耐磨和抗风蚀的特点。蓝宝石晶体的熔点为2050℃，沸点3500℃，最高工作温度可达1900℃。

蓝宝石晶体作为一种重要的技术晶体，已被广泛地应用于科学技术、国防与民用工业、电子技术的许多领域。

比如透红外窗口材料，微电子领域的衬底基片，激光基质、光学元件及其它用途等。