方解石是地壳造岩重要矿物之一，也是地球元素循环的重要组员。其生生世世都在循环罔替，在地球五大圈内起着重要的控制作用。
方解石属三方晶系；D63d - R3c。菱面体晶胞：arh=6.37 ，α=46°5′ ，Z=2。六方晶胞；ah=bh=4.9896 ，ch=17.061，Z=6。方解石晶胞结构中的CO2-3呈平面三角形垂直于三次轴并形成层排布，同层内的CO2-3三角形方向相同，相邻层中CO2-3三角形方向Ca也垂直于三次轴的方向成层排列并与CO2-3交替分布，钙的配位数为6，构成[CaO6]八面体。
方解石常发育形态多种多样的完好晶体，其形态多达600余种。其常依{0001}形成接触双晶，更常依{0112}形成聚片双晶。方解石的集合体也是非常庞大的数量群，有呈板状的层解石、纤维状的纤维方解石、致密块状的石灰岩、粒状的大理岩、土状的白垩、多孔石灰岩、石钟乳、鲕状、豆状、结核状、葡萄状、被膜状、晶簇形式是五花八门。常见于缝隙、裂隙、空腔、洞穴的沉积结晶。
较纯的方解石为无色~白色。无色透明的在国内常被称为“冰洲石”。但绝大多数方解石因含有Fe、Mn、Cu等杂质元素呈现出浅黄色、浅红色、紫色、褐色、黑色各种颜色。解理{1011}完全。在应力的影响下，可沿{0112}聚片双晶方向滑移形成裂开。
方解石摩氏硬度2.50~3.75，在（0001）面上硬度较大。比重为2.6~2.9g/cm，密度的变化主要受杂质含量的影响。方解石在紫外荧光下可发荧光，但荧光颜色与方解石所含杂质元素及产状有关。加热方解石可产生弹性变形及热发光，热发光的激发因素是放射性杂质的影响、微量杂质的存在及晶体形变程度。在偏光显微镜下，方解石显一轴晶（-）光性。有时为光轴角很小的二轴晶、Ne=1.4864，N0=1.6584（λ=589nm），重折率高。