大理石是天然的，但也有人工大理石，大理石是石灰岩或白云岩等受接触、区域变质作用重结晶形成。
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。
大理岩一般有典型的粒状变晶结构，颗粒粗细不一。岩石中的方解石、白云石颗粒之间成紧密镶嵌结构。在某些区域变质作用形成的大理岩中，由于方解石的光轴成定向排列，使大理岩具有较强的透光性，有的大理岩可透光2厘米，是优良的雕刻材料。大理岩多为块状构造，也有不少具条带、条纹、斑块或斑点等构造，经过加工后成为有不同颜色和花纹的装饰建筑材料。
大理岩一般是纯白色，白色大理石一般称为汉白玉。有的具各种美丽的颜色和花纹，有浅灰、浅红、浅黄、绿色、褐色、黑色等，原因是大理岩中含有少量的有色矿物和杂质，如含锰方解石的大理岩为粉红色，大理岩中含石墨为灰色，含蛇纹石为黄绿色，含绿泥石、阳起石和透辉石为绿色，含金云母和粒硅镁石为黄色，含符山石和钙铝榴石为褐色等。
大理石的品种有的以产地和颜色命名，如丹东绿、铁岭红等；有的以花纹和颜色命名，如雪花白、艾叶青；有的以花纹形象命名，如秋景、海浪；有的是传统名称，如汉白玉、晶墨玉等。因此，因产地不同常有同类异名或异岩同名现象现。