Minerały węglanowe zawierają kompleks anionowy (CO3)2-, który jest trójkątny w swojej koordynacji, tj. z atomem węgla w centrum i atomem tlenu w każdym z rogów trójkąta równobocznego. Te grupy anionowe są silnie związanymi pojedynczymi jednostkami i nie dzielą między sobą atomów tlenu. Trójkątne grupy węglanowe są podstawowymi jednostkami budulcowymi wszystkich minerałów węglanowych i są w dużej mierze odpowiedzialne za właściwości charakterystyczne dla tej klasy.
Węglany są często identyfikowane za pomocą testu musującego z kwasem. Reakcja, która powoduje charakterystyczne musowanie, 2H+ + CO2/3→ H2O + CO2, wykorzystuje fakt, że wiązania węgiel-tlen w grupach CO3 nie są tak silne jak odpowiadające im wiązania węgiel-tlen w dwutlenku węgla.
Powszechnie występujące bezwodne (pozbawione wody) węglany dzieli się na trzy grupy różniące się typem struktury: kalcyt, aragonit i dolomit. Węglany miedzi azuryt i malachit są jedynymi godnymi uwagi odmianami wodnymi.
Członkowie grupy kalcytowej mają wspólny typ budowy. Może on być uważany za pochodną struktury NaCl, w której grupy węglanowe (CO3) zastępują jony chloru, a kationy wapnia zastępują kationy sodu. W wyniku trójkątnego kształtu grup CO3 struktura jest romboedryczna, a nie izometryczna jak w NaCl. Grupy CO3 znajdują się w płaszczyznach prostopadłych do potrójnej osi c, a jony wapnia zajmują naprzemienne płaszczyzny i są związane z sześcioma atomami tlenu grup CO3.
Członkowie grupy kalcytu wykazują doskonałe romboedryczne rozszczepienie. Skład CaCO3 najczęściej występuje w dwóch różnych polimorfiach: romboedryczny kalcyt z wapniem otoczonym przez sześć najbliższych atomów tlenu i ortorhombiczny aragonit z wapniem otoczonym przez dziewięć najbliższych atomów tlenu.
Gdy grupy CO3 są połączone z dużymi kationami dwuwartościowymi (ogólnie z promieniami jonowymi większymi niż 1,0 Å), powstają struktury ortorhombiczne. Jest to znane jako typ struktury aragonitu. Do tej grupy należą związki z dużymi kationami: BaCO3, SrCO3 i PbCO3. Każdy kation jest otoczony przez dziewięć najbliższych atomów tlenu.
Grupa aragonitowa wykazuje bardziej ograniczony roztwór stały niż grupa kalcytowa. Rodzaj kationu obecnego w minerałach aragonitu jest w dużej mierze odpowiedzialny za różnice we właściwościach fizycznych wśród członków grupy. Ciężar właściwy, na przykład, jest w przybliżeniu proporcjonalny do masy atomowej jonów metalu.
Dolomit , kutnohoryt i ankeryt są trzema izostrukturalnymi członkami grupy dolomitowej. Struktura dolomitu może być uważana za strukturę typu kalcytowego, w której kationy magnezu i wapnia zajmują miejsca metalowe w naprzemiennych warstwach. Jony wapnia (Ca2+) i magnezu (Mg2+) różnią się wielkością o 33%, co powoduje uporządkowanie kationowe, w którym oba kationy zajmują specyficzne i odrębne poziomy w strukturze. Dolomit ma stosunek wapnia do magnezu około 1:1, co daje mu skład pośredni między CaCO3 i MgCO3.