圖1-紅色寶石戒指(來源:百度圖片)
紅寶石指的是紅色剛玉，最好的紅寶石顏色是“鴿血紅”。剛玉的分子式是Al2O3，純剛玉無色。在天然剛玉晶體中，鉻、鐵、錳、鈦、鎳、鈷、釩等少量元素常以類質同象的方式取代鋁，使晶體呈現各種顏色。含Cr的剛玉呈紅色，即紅寶石；含Fe和Ti的剛玉會呈現藍色，含Ni的會呈現黃色，含Co和V的會呈現綠色。剛玉除了紅剛玉以外的所有顏色都變成藍寶石，正面可以用顏色裝飾，比如粉色藍寶石，黃色藍寶石，綠色藍寶石。有些珠寶商會把粉紅剛玉歸為紅寶石序列，這在礦物學分類上並不嚴謹。
圖2——天然藍寶石單晶，半自同構(圖片來源:百度圖片)
圖3-天然綠色藍寶石單晶，它是自同構的(圖片來源:百度圖片)
圖4——天然粉色藍寶石單晶，異形晶體(來源:百度圖片)
圖5——天然黃色藍寶石單晶，異形晶體(來源:百度圖片)
剛玉是自然界中硬度第二大的礦物，其莫氏硬度為9，僅次於金剛石(莫氏硬度為10)，也就是俗稱的鉆石。由於剛玉與金剛石相比硬度高，價格低，所以常被用作金剛石的替代品，作為砂紙或研磨材料。剛玉是玻璃光澤到亞金剛石光澤，反射率高。剛玉礦物屬於三方晶系，晶體多呈桶狀、柱狀，少數呈平行於(001)面的板狀(圖6)。剛玉晶體無節理(圖2、圖3、圖4)，但解理發育(圖2、圖5)。紅寶石作為剛玉的壹種，也難以幸免，所以常被稱為“十紅九裂紋”。當礦物晶體中有細小包裹體時(見下文)，或受到外力時，沿晶體力學弱面出現裂紋，即解理。解理不是礦物的固有性質，也不嚴格遵循晶格結構。
圖6-理想條件下剛玉晶體的光學取向(來源:結晶學和礦物學)
自然界中的天然紅寶石往往含有各種包裹體，這在壹定程度上影響了紅寶石作為寶石的價值。幾乎沒有解理和透明度的天然紅寶石極其罕見。當紅寶石中含有大量細小針狀金紅石包裹體，且金紅石正好沿晶面交會處分布在0001面上，在120處相互交叉時，紅寶石沿晶體C軸加工成弧面(圖6)，可出現星光效應。