硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩，它主要由古代硅藻的遗骸所组成。其化学成分以SiO2为主，可用SiO2•nH2O表示，矿物成分为蛋白石及其变种。
硅藻土中的SiO2，在结构、成分上与其他矿物和岩石中的SiO2不同，它是有机成因的无定形蛋白石矿物，通常称为硅藻质氧化硅（Diatomite silica）。硅藻土除含水和SiO2外，还含有少量Fe、Al、Ca、Mg、K、Na等杂质，矿物组成除硅藻外，常伴生有各种粘土及石英、白云石等。
硅藻土中的硅藻，按其硅藻壳壁的形状和结构可分为两大类：辐射硅藻类和羽纹硅藻类。辐射硅藻类硅藻土，发现于自侏罗纪到现代的沉积物中。硅藻有圆形、椭圆形、及三角形藻瓣。结构呈放射状，同心状排列，无缝。羽纹硅藻类硅藻土出现于渐新世到现代的沉积物中，形状较复杂，有披针形、线性、S形等。
纯净的硅藻土，一般呈白色，常因含铁的氧化物或有机质，被污染成灰白、浅黄、灰至黑色。条痕为白色，土状光泽、无解理、质轻、多孔、易碎成土状，但硅藻微粒的硬度可达4.5~5。硅藻土的密度视杂质含量而变，一般纯净干燥的土块密度为0.4~0.5g/cm3。熔点1400~1650℃，除氢氟酸外不溶于其他酸类，但易溶于碱。硅藻土的孔隙率大，能吸附自身重量1.5~ 4.0倍的水。硅藻土的特殊孔隙结构表现在四个方面：即堆密度0.2~0.6 g/cm3；孔体积0.4~1.4 cm3/g；比表面积19~65m2/g；孔半径500~8000×10-10m。
根据矿石中粘土等杂质含量的不同，硅藻土可分为硅藻土、含粘土硅藻土、粘土质硅藻土和硅藻粘土等类型。其中，硅藻土为主要矿石类型，白-灰白色及灰绿色，质轻，细腻，多孔隙，具生物结构。各类硅藻含量大于90%，粘土含量小于5%，矿物碎屑1%左右；含粘土硅藻土为较主要矿石类型，硅藻含量大于75%，粘土含量5%-25%，矿物碎屑2%左右，其它特征与硅藻土相同；粘土质硅藻土，硅藻含量50%-70%，粘土矿物含量25%-30%，矿物碎屑5%左右，灰黄-灰绿色，较致密，粘结性强；硅藻粘土，灰黄-灰绿色，较致密，粘结性强，硅藻含量30%-40%，粘土含量5%，矿物碎屑3%-10%左右。硅藻粘土多为硅藻土与粘土之间的过渡类型。
硅藻土特殊的结构构造，使其具有诸多特殊的技术和物理性能，主要包括大孔隙度、强的吸附性、质轻、隔音、耐热、耐磨和碱反应活性等。