膨润土的主要矿物成分是蒙皂石(Smectite)族矿物，为有益组分。蒙皂石族矿物包括二八面体和三八面体两个亚族，而膨润土所含通常为二八面体亚族中的矿物，有以下三种矿物：

蒙脱石E 0.33(Al1.67Mg0.33)Si4O10(OH)2·nH2O

贝得石E 0.33Al2(Si3.67Al0.33)O10(OH)2·nH2O

绿脱石E 0.33Fe3 2(Si3.67Al0.33)O10(OH)2·nH2O

其中E 为可交换的层间阳离子。

二八面体亚族的晶体化学通式为：Mu V Z(AlxFey3 Mgz)2.00(Si4-(u v)Fev3 、Alu)O10(OH)2·nH2O。式中u v z为层间电荷，蒙脱石一般为22，贝得石的y、v、z为零，绿脱石v、x、z为零。

某些膨润土以三八面体亚族中的皂石(一种含镁的蒙皂石)和锂蒙脱石(含锂和镁的变种)为主要矿物成分。