通常为白色、无色，无色透明晶体称为透石膏，有时因含杂质而成灰、浅黄、浅褐等色。条痕白色。透明。玻璃光泽， 解理面珍珠光泽，纤维状集合体丝绢光泽。解理极完全，和中等，解理片裂成面夹角为66和114的菱形体。性脆。硬度1.5~2。不同方向稍有变化。相对密度2.3。

偏光镜下：无色。二轴晶( )。2V=58。Ng=1.530，Nm=1.523，Np=1.521。随温度升高2V减小，在大约90℃时2V为零。

加热时存在3个排出结晶水阶段：105~180℃，首先排出1个水分子，随后立即排出半个水分子，转变为烧石膏Ca[SO4]·0.5H2O，也称熟石膏或半水石膏。200~220℃，排出剩余的半个水分子，转变为Ⅲ型硬石膏Ca[SO4]·εH2O(0.06<ε<0.11)。约350℃，转变为Ⅱ型石膏Ca[SO4]。1120℃时进一步转变为Ⅰ型硬石膏。熔融温度1450℃。

石膏及其制品的微孔结构和加热脱水性，使之具优良的隔音、隔热和防火性能。