自然界存在的铝氧化物有：氧化铝（）、偏氢氧化铝（）、氢氧化铝，以及羟基铝及其聚合物等。在风化程度深的土壤中有大量氢氧化铝存在，且常呈单粒态。土壤中常见的氢氧化铝矿物为三水铝石，也可能有一水软铝石存在，而拜三水铝石、诺三水铝石以及硬三水铝石等均很少见。早先认为三水铝石（即氢氧化铝）多存在于具有高度风化的酸性土壤中，在黏土矿物风化序列中，将其排在高岭石之后，被看作铝硅酸盐矿物顺序风化的最终产物。故此，三水铝石在中国水平地带性土壤中主要分布于红壤、砖红壤等老成土或氧化土中。一般将其看作砖红壤的特征矿物，并用其作为风化强度的指标。随着研究的深入，在始成土、火山灰土、高山土壤以及亚热带、暖温带的山地土壤中都发现有三水铝石的存在。因此认为这些土壤中的三水铝石既可是铝硅酸盐顺序风化的最终产物，也可以是在强烈淋溶、迅速脱硅条件下铝硅酸盐矿物尤其是斜长石类矿物风化初期的产物。

一水软铝石在土壤中有可能存在，但不是成土过程的产物。一水软铝石是由氧化铝和羟基组成的矿物，是欧洲铝土矿的主要成分。一水软铝石在热带土壤中极少见，但它是铁矾土的主要组分。氧化铝是高温条件下的产物，偶见于铝土矿中，但在土壤环境中是不可能形成的。无定形态铝普遍存在于土壤中，以无定形态的羟基聚合物最为常见，它的含量随风化度增强而增高。各种土壤中还有少量的络合态铝，其含量往往与土壤有机质含量呈正相关。

在一般土壤中氧化铝的含量为2%～10%，在铁铝土中氧化铝的含量高达20%～60%，但主要以铝硅酸盐的形态存在，游离氧化铝矿物较少。与氧化铁不同，因为铝元素没有价态变化，氧化铝的矿物类型比氧化铁少。氧化铝在土壤中大多以氢氧化物的形态存在，铝与氢氧根呈六配位的八面体结构。土壤中的晶质氢氧化铝矿物主要有两类：一类是三氢氧化铝，它有三种组成相同而晶层堆积不完全相同的同质异构体，即三水铝石、拜三水铝石和诺三水铝石；另一类为偏氢氧化铝，它有一水软铝石和一水硬铝石两种晶体。

三水铝石、拜三水铝石（三羟铝石）和诺三水铝石（三斜水铝石）均由相同的结构单元组成，其结构单元是由两层OH^-紧密地堆积在一起，形成两种类型的空穴即四面体空穴和八面体空穴。在常温下，Al³⁺体积正好适合八面体空位，因电荷平衡关系，每三个空位只有两个Al³⁺，另一个空着。Al³⁺分布呈六角形，在结构内部每个Al³⁺与其他三个Al³⁺共享六个OH^-。的三种不同结构间的差别，只在于单元间的排列。在三水铝石中，一单元的下层OH^-平面直接位于另一单元上层OH^-平面之上。在三羟铝石中，两单元相邻的两个OH^-平面则紧密排列，没有Al³⁺存在。三斜水铝石结构，是这两种不同排列的相互交替。

三水铝石[。有时也记为]。为铝的晶质六角形片状氢氧化物矿物，基本单元为Al³⁺与OH^-组成的二八面体片，平行重叠的相邻两片八面体互为镜像，不易或微溶于酸性乙二酸或乙酸盐溶液。晶体属单斜晶系，呈六边板状，无色或浅黄褐色，常与高岭石相互交织在一起形成鳞片状集合体。

拜三水铝石[，有时也记为]。与三水铝石不同，在拜三水铝石的八面体片结构中，上片完全是下片的重复，作六方紧密堆积，它的上下相邻的OH^-是互相错开的。

诺三水铝石的晶体结构为三水铝石与拜三水铝石结构的交替堆积，相邻的铝离子间的斥力和八面体片之间的氢键，使得结构中的Al³⁺和OH^-都有些偏离，结构稍有畸变。

偏氢氧化铝[]。有一水软铝石和一水硬铝石两种结晶结构，其中Al³⁺、O^2-与OH^-排成OH—Al—O长链状，构成结构的基本单元。两种晶体结构的基本差异在于基本单元间的排列，在一水软铝石中，每个OH-连接两个Al³⁺，而每个O^2-连接四个Al³⁺。在一水硬铝石中，每个Al³⁺被三个O^2-与三个OH^-所包围，每个O^2-与OH^-都连接三个Al³⁺。

一水软铝石[]。又称羟氧化铝，旧称薄水铝石、勃姆石或软水铝石。它不易或微溶于酸性乙二酸或乙酸盐提取液。晶体结构属斜方晶系，结晶完好者呈菱形体、棱面状、棱状、针状、纤维状或六角板状。矿石中的软水铝石常含有、、、等类质同象。脱水后转变成一水硬铝石和刚玉，水化可变成三水铝石。无定形氢氧化铝、三水铝石或拜耳石等氧化铝水合物在150℃以上水热转化可以得到结晶良好的软水铝石，产物通常由1～10微米的多分散粒子组成。

一水硬铝石[]。又称硬水铝矿。常含微量铁、锰等。斜方晶系。通常成细鳞片状集合体或结核状块体，极少呈薄板状。其硬度6～7，密度3.3～3.5克/厘米³。玻璃光泽，解理面呈珍珠光泽。白色、灰色、黄褐或黑褐色。性脆。解理平行，板面完全。主要形成于外生作用，广泛分布于铝土矿矿床中。山东淄博地区的“一水型”铝土矿矿床中，即以一水硬铝石为主要矿物成分。是炼铝的重要矿物原料。

假软水铝石[，=0.08～0.62]。又称拟薄水铝石、一水合氧化铝、假一水软铝石。它的结晶度很差，与软水铝石相似，但它的体积很小，颗粒间含很多水分。根据X射线衍射、差热分析、电子显微镜及红外吸收光谱分析的结果，一般认为所谓的假软水铝石是极微小的软水铝石。

氧化铝与氧化铁的重要区别在于：①层状硅酸盐矿物中的铝可占土壤铝的绝大部分，在风化和成土过程中可不断提供游离氧化铝。②在土壤中形成游离氧化铝较为缓慢和困难，在许多土壤氧化层中含有针铁矿或赤铁矿，不含三水铝石，而即使富含氧化铝的土层或土壤，也总是含有相当多的针铁矿或赤铁矿。③当晶质铝硅酸盐矿物结晶构造损伤或崩解时，可产生游离铝。因此，铝氧化物及其水合物的数量多少，可作为风化度的指标。④铝属于第三主族元素，只有三价态，氧化铝转化过程中，无价态变化，所以它的类型和转化较氧化铁（锰）简单。

在风化和成土过程中，氧化铝不断提供游离态铝，土壤中的氧化铝可以吸附阴离子或阳离子。Al³⁺对不同阴离子的亲和力大小：＞＞＞、和，因此氢氧化铝对磷有重要的固定作用。此外，许多二价重金属离子和碱土金属离子也可被氢氧化铝胶体吸附。