碳酸钙是白色微细结晶粉末，无味、无臭。有无定形和结晶两种形态。结晶型中又可分为斜方晶系和六方晶系（无水碳酸钙为无色斜方晶体，六水碳酸钙为无色单斜晶体[3] ），呈柱状或菱形，密度为2.93g/cm3。熔点1339℃（825-896.6℃时已分解），10.7MPa下熔点为1289℃。几乎不溶于水，在含有铵盐或三氧化二铁的水中溶解，不溶于醇[4] 。
大理石
其晶体结构为正交晶系。每个碳酸钙分子由一个碳原子和三个氧原子组成，其中每个氧原子都与一个钙离子相连。碳酸钙由钙离子与碳酸根离子形成离子键组成，碳酸根内部由碳氧共价键构成。其中碳酸根属于sp2杂化，中心碳原子有3个轨道和一个p轨道，根据VSEPR模型属于AY3型分子，它的VSEPR理想模型是平面三角形，分子中有3个C-O键呈平面三角形；另外，它还有一个4轨道6电子p-p大键[5] 。在晶体中，碳酸钙分子排列成平行于a轴和c轴的层状结构。这些层之间通过共面的氧原子相互连接，并形成三维网状结构。这种结构使得碳酸钙具有较高的稳定性和硬度。
霰石
方解石
1.碳酸钙在825-896.6℃时分解为氧化钙和二氧化碳。（工业制取CO2）：
2.碳酸钙会和与稀酸（如稀醋酸、稀盐酸、稀硝酸等）发生泡沸，并溶解。反应同时放出二氧化碳，呈放热反应。例如：和稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳（实验室制取CO2）：
3.混有CaCO3的水通入过量二氧化碳，会生成碳酸氢钙溶液。碳酸钙和碳酸溶液（雨水）反应，生成碳酸氢钙。往变浑浊的石灰水中通入CO2，沉淀消失。这些现象的原理是：
4.无水碳酸钙（白色、无味、无毒的粉末状物质，轻质碳酸钙）加热至1000K转变为方解石（三方晶系，重质碳酸钙）[3]
根据碳酸钙生产方法的不同，可以将碳酸钙分为重质碳酸钙、轻质碳酸钙、胶体碳酸钙和晶体碳酸钙。根据碳酸钙粉体平均粒径（d）的大小，可以将碳酸钙分为微粒碳酸钙（d>5μm）、微粉碳酸钙（1-5μm）、微细碳酸钙（0.1-1μm）、超细碳酸钙（0.02-0.1μm）超微细碳酸钙（d≤0.02μm）。根据组成碳酸钙的原子和离子的排列是否有规律，可以将碳酸钙分为晶体碳酸钙和非晶体碳酸钙。此外，还有纳米碳酸钙等。
重质碳酸钙（俗称重钙）是用机械方法（用雷蒙磨或其它高压磨）直接粉碎天然的方解石、石灰石、白垩、贝壳等制得的。[6]
轻质碳酸钙（俗称轻钙），又称沉淀碳酸钙，是将石灰石等原料煅烧生成石灰（主要成分为氧化钙）和二氧化碳，再加水消化石灰生成石灰乳（主要成分为氢氧化钙），然后再通入二氧化碳碳化石灰乳生成碳酸钙沉淀，最后经脱水、干燥和粉碎而制得。或者先用碳酸钠和氯化钙进行复分解反应生成碳酸钙沉淀，然后经脱水、干燥和粉碎而制得。[6]