炭酸塩鉱物はアニオン性の錯体(CO3)2-を含み、その配位は三角形、すなわち正三角形の中心に炭素原子、それぞれの角に酸素原子を持つ。 これらのアニオン性基は個々に強く結合しており、互いに酸素原子を共有することはない。 三角形の炭酸基は、すべての炭酸塩鉱物の基本的な構成単位であり、このクラスに特有の性質に大きく関わっている。

炭酸塩は、酸による発泡性試験でよく同定される。 炭酸塩は酸による発泡試験でよく識別される。特徴的な発泡をもたらす反応、2H+ + CO2/3→H2O + CO2 は、CO3 基の炭素-酸素結合が二酸化炭素の対応する炭素-酸素結合ほど強くないことを利用したものである。 銅の炭酸塩であるアズライトとマラカイトは、唯一の顕著な含水種である。

方解石グループのメンバーは、共通の構造型を持つ。 炭酸（CO3）基が塩素イオンの代わりとなり、カルシウム陽イオンがナトリウム陽イオンの代わりとなるNaCl構造の派生物と考えることができる。 CO3基が三角形であるため、NaClのような等角構造ではなく、菱面体構造になる。 CO3基は3倍のc軸に垂直な面にあり、カルシウムイオンは交互の面を占め、CO3基の6個の酸素原子に結合している。

方解石群のメンバーは完全な菱面体の劈開を示す。 カルシウムが6個の酸素原子に囲まれた菱面体の方解石と、カルシウムが9個の酸素原子に囲まれた斜方晶の方解石である。

CO3基が大きな二価の陽イオン（一般にイオン半径が1Å以上）と結合すると斜方晶構造となり、CO3基が2個の酸素原子に囲まれると斜方晶の多型が現れる。 これはアラゴナイト構造型と呼ばれる。 このグループには大きな陽イオンを持つものが含まれる。 BaCO3、SrCO3、PbCO3などがある。 各陽イオンは9個の最も近い酸素原子に囲まれている。

アラゴナイト群はカルサイト群よりも固溶体が限定されている。 アラゴナイト系鉱物の物性の違いは、この陽イオンの種類に大きく起因している。 例えば比重は金属イオンの原子量にほぼ比例する。

ドロマイト、クツノホライト、アンカライトはドロマイト族の3種の等構造体である。 ドロマイト構造はマグネシウムとカルシウムが交互に金属サイトを占める方解石型の構造であると考えられる。 カルシウムイオン（Ca2+）とマグネシウムイオン（Mg2+）の大きさは33％異なり、このため、2つの陽イオンが構造中の特定の階層を別々に占める陽イオン秩序が形成される。 ドロマイトのカルシウムとマグネシウムの比率は約1:1で、CaCO3とMgCO3の中間的な組成を持つ。