其结构通式可以用ABX₃来表示。A、B是指金属元素，A位一般是碱土元素或者稀土元素离子，B位一般为过渡元素离子，X是指包括氧以及卤族元素氟、氯、溴、碘等在内的非金属元素，它们的化学计量比为1∶1∶3。A位阳离子呈12配位结构，位于由八面体构成的空间内；B位阳离子与6个阴离子形成八面体配位。

在理想的钙钛矿结构氧化物的结构中，各离子的离子半径之间满足关系式：，式中分别为A位离子（A²⁺）；B位离子（B⁴⁺）和氧离子（O^2-）的离子半径。但因为钙钛矿结构的晶体能通过应力和应变等因素来调节自身的晶体结构并继续保持钙钛矿型的晶体结构，因此在实际的钙钛矿晶体结构中，有不遵循该关系式的钙钛矿结构，可以用Goldschmidt容限因子（也称容差因子，容忍因子）来表示，的关系式为：。当取0.77～1.1时，晶体以钙钛矿结构存在；当，钙钛矿结构会转变为铁钛矿结构；而当时，以文石结构或者方解石结构存在。

ABO₃型钙钛矿氧化物是研究最多、应用最广的一类钙钛矿电介质，这类电介质多具有自发电极化，表现出优异的压电、热释电、铁电与非线性光学特性。钛酸钡、钛酸铅、锆酸铅以及锆钛酸铅（PZT）、铌镁酸铅（PMN-PT）等是典型的钙钛矿电介质材料，其结构稳定性高、介电性能好，工作温度范围大，在电容器、存储器、传感器以及光电探测器等领域得到了广泛的应用。以CH₃NH₃PbX₃（X代表卤族元素）为代表的钙钛矿有机金属卤化物是全固态钙钛矿太阳能电池的核心结构，其具有极佳的光吸收性质、优异的光生载流子输运性能，使得光电转换效率突破20%，成为高效低成本太阳能电池发展的新方向。