是混合物，多种化学物质组成。
大理石是指变质或沉积的碳酸盐岩类的岩石，其主要的化学成分是碳酸钙，约占50％以上，还有碳酸镁、氧化钙、氧化锰及二氧化硅等。
一般大理岩中含有少量的其他变质矿物，属于碳酸盐类石材，其主要成分以碳酸钙为主，约占50%以上，由于原来岩石中所含杂质不同（硅质、泥质、碳质、铁质、火山碎屑物质等），及变质作用的温度、压力、水含量等差别，伴生矿物也不同。如：
由较纯的碳酸盐岩石形成的大理岩中，方解石、白云石占90％以上，有时可含很少的石墨、白云母、磁铁矿、黄铁矿等，在低温高压下方解石可转变成文石；
由含硅质的碳酸盐岩石形成的大理岩中，在中、低温时可含有滑石、透闪石、阳起石、石英等，在中、高温时可含有透辉石、斜方辉石、镁橄榄石、硅灰石、方镁石等，在高温低压条件下可出现粒硅钙石、钙镁橄榄石、镁黄长石等；
由含泥质的碳酸盐岩石形成的大理岩中，在中、低温时可含有蛇纹石、绿泥石、绿帘石、黝帘石、符山石、黑云母、酸性斜长石、微斜长石等，在中、高温时可含有方柱石、钙铝榴石、粒硅镁石、金云母、尖晶石、磷灰石、中基性斜长石、正长石等。
