在矿物学上隶属于海泡石族。凹凸棒土产出地质环境特殊，在黏土矿物学、材料科学、物理化学、土壤科学、环境工程和钻井工程中受到广泛的重视。

理论化学式为Mg₅Si₈O₂₀（OH）₂（OH）₄·4H₂O。基本结构分为3个层次：①基本结构单元为棒状或纤维状单晶体，棒晶的直径为0.01微米数量级，长度可达0.01～1微米。②由单晶平行聚集而成的棒晶束。③由晶束（包括棒晶）相互聚集堆砌而形成的各种聚集体，粒径通常为0.01～1毫米数量级。

结构中含有4种形态的水：①表面吸附水。②晶体结构内部孔道中的沸石水。③位于孔道边部且与边缘八面体阳离子结合的结晶水。④八面体层中间的阳离子结合的结构水。

凹凸棒土矿物呈纤维状或针状形态，在水或其他强极性溶液中易于分散，形成一种杂乱的纤维格状体系的悬浮液，流变性极好。流体特征包括：①体现了非牛顿流体的性质。黏度随凹凸棒土含量增高而增大；在高剪切力作用下，黏度增大，触变性增强；在低剪切力作用下，悬浮液发生絮凝。②离子型或非离子型溶液能有效形成触变凝胶，在大多数有机溶液中，当用各种阳离子或非离子表面活性剂分散时也会触变凝胶，表现出增稠和悬浮液特性。

能够耐受较高浓度的盐，主要在盐水钻井液或者抗盐类型的钻井液中，起到增黏、提切的作用。