La composición química es la propiedad más importante para identificar los minerales y para distinguirlos entre sí. El análisis de los minerales se realiza con arreglo a unos métodos normalizados de análisis químico cuantitativo y cualitativo. Los minerales se clasifican sobre la base de su composición química y la simetría de sus cristales. Sus componentes químicos pueden determinarse también por medio de análisis realizados con haces de electrones. Aunque la clasificación química no es rígida, las diversas clases de compuestos químicos que incluyen a la mayoría de los minerales son las siguientes:
1) los elementos; como el oro, el grafito, el diamante y el azufre, que se dan en estado puro o nativo, es decir, sin formar compuestos químicos.
2) los sulfuros; que son minerales compuestos de diversos metales combinados con el azufre. Muchas menas minerales importantes, como la galena o la esfalerita, pertenecen a esta clase.
3) los sulfosales; son minerales compuestos de plomo, cobre o plata combinados con azufre y uno o más de los siguientes elementos; el antimonio, el arsénico y el bismuto; la pirargirita, también pertenece a esta clase.
4) los óxidos; son minerales compuestos por un metal combinado con oxígeno, como la hematites u oligisto. Los óxidos minerales que contienen también agua, como el diásporo, o el grupo hidroxilo (OH), como la goethita, pertenecen también a este grupo.
5) los haluros; son compuestos de metales combinados con cloro, flúor, bromo o yodo; la halita o sal gema, es el mineral más común de esta clase.
6) los carbonatos; son minerales como la calcita, que contienen un grupo carbonato.
7) los fosfatos; los minerales como el apatito, que contienen un grupo fosfato.
8) los sulfatos; como la barita, que contienen un grupo sulfato.
9) los silicatos; la clase más abundante de minerales, formada por varios elementos en combinación con silicio y oxígeno, que a menudo tienen una estructura química compleja, y minerales compuestos exclusivamente de silicio y oxígeno (sílice). Los silicatos incluyen minerales que comprenden las familias del feldespato, la mica, el piroxeno, el cuarzo, la zeolita y el anfíbol.