构成层状硅酸盐黏土矿物晶格的基本结构单位是硅氧四面体（硅片）和铝氧八面体（铝片）。①硅氧四面体基本的结构是由一个硅离子（Si⁴⁺）和四个氧离子（O^2-）所构成。其排列方式是以三个氧离子构成的三角形为底，硅离子位于底部三个氧离子之上的中心处，第四个氧离子则位于硅离子的顶部，恰好把硅离子盖在氧离子的下面，如图第一个分子结构所示。若用构造图示法表示，则成图中第二个分子结构形式。各个四面体底部的三个氧离子都位于同一平面，并分别与相邻的三个四面体共用，沿平面铺展成六方网状的四面体片，只剩下顶端的氧离子仍带着一个负电荷。②铝氧八面体基本的结构是由一个铝离子（Al³⁺）和6个氧离子（O^2-）（或氢氧离子）所构成。六个氧离子（或氢氧离子）排列成两层，每层都由三个氧离子（或氢氧离子）排成三角形，但上层氧离子的位置与下层氧离子交错排列，铝离子位于两层氧离子的中心孔穴内，如图中第三个分子结构所示；若用构造图示法表示，则如图中第四个分子结构所示的形式。在水平方向上相邻八面体通过共用两个氧离子的方式，在平面量维方向上无限延伸，排列成八面体片。由于铝片、硅片都带有负电荷，故必须通过重叠化合才能形成稳定的化合物。硅片和铝片以不同的方式堆叠，形成层状铝硅酸盐的单位晶层。两种晶片的配合比例不同，而构成1:1型、2:1型和2:1:1型晶层。

同晶替代指组成矿物的中心离子（硅、铝等阳离子）被电性相同、大小相近的离子所替代而晶格构造保持不变的现象。在层状硅酸盐黏土矿物中，最普遍的同晶替代现象是晶体中的中心离子被低价的离子所代替，如硅氧四面体中的Si⁴⁺被Al³⁺所替代，铝氧八面体中Al³⁺被Mg²⁺替代，所以层状硅酸盐矿物一般以带负电荷为主。同晶替代现象在2:1和2:1:1型的层状硅酸盐矿物中较普遍，而1:1型的层状硅酸盐矿物中则相对较少。

层状硅酸盐四种结构示意图