刚玉就是alpha结构的氧化铝(Al2O3)，是Al2O3中最致密的一种，因此其硬度、密度都是最大的，化学活泼性最小的。氧化铝中的Al和O的结合方式构成了不同的氧化铝晶体结构，总计目前发现有八种之多，如gama型、theta型等，平时所说的beta型氧化铝其实不是真正的氧化铝，其组成为NaAl11O17，是一种钠离子固体电解质。天然刚玉中往往含有少量杂质，如含有少量Cr(3+)替代Al(3+)，则形成红宝石；若同时含有少量Fe(3+)和Cr(3+)则形成蓝宝石；含少量Fe(3+)则形成黄玉；这些都是宝石。刚玉的硬度确实较大，莫氏硬度达到9；但硬度比它大的或与它相近的物质多得很，除金刚石外，如SiC、BN、B4C、B6O等硬度都比它大；而ZrO2、ZrC、WC等硬度都与它相当。
