象牙包含无机成分和有机成物成分两类物质。其中，无机物成分主要为磷酸钙和碳酸钙，有机成分主要为30％～35％的胶原蛋白。胶原蛋白把磷酸钙和碳酸钙紧密地结合在一起，组成具有特殊有机物构造的致密而牢固的牙质。
象牙一般为弧形，长到一定程度工始弯曲象牙的牙根为全长的1∕3，生长在牙与头骨相接处在象牙的横断面和纵断面，有不同透明度的、具有微细纹理的、黄白相间的纤维构造，在横断面上呈曲线，而在纵断面上则呈直线。
大部份非洲象牙均为淡黄色或奶油色，随时间推移，会由淡黄色变成姜黄色，直至变成浅棕色，如考古发现的史前猛马象常呈蓝色，偶而还有呈绿色的非洲象牙具有油脂光泽和膜状光泽，柔和滋润，有微透明的感觉象牙的硬度一般为2.5～2.75，能被硬器划痕，密度为1.70～1.90克∕立方厘米象牙的折射率一般为1.53～1.54，在长波紫外光照射下能发出蓝色或紫色荧光，在X线照射下不发光象牙曝晒后变黄，过于干燥易脆裂，遇酸易软化溶解，遇火则会破裂燃烧。
