蛋白石是水合無定形二氧化硅 (SiO2·nH2O)； 其含水量按重量計可能在 3% 到 21% 之間，但通常在 6% 到 10% 之間。 由于其無定形特性，它被歸類為類礦物，這與二氧化硅的結晶形式不同，二氧化硅被認為是礦物。 它在相對較低的溫度下沉積，可能出現在幾乎任何一種巖石的裂縫中，最常見于褐鐵礦、砂巖、流紋巖、泥灰巖和玄武巖。

蛋白石這個名字被認為源自梵語單詞 upala (???)，意思是“寶石”，后來又衍生出希臘語單詞 opállios (?πìλλιο?)，意思是“看到顏色的變化”。

蛋白石分為兩大類：珍貴蛋白石和普通蛋白石。 珍貴蛋白石顯示游彩（虹彩）； 普通蛋白石沒有。 游彩被定義為一種偽彩色光學效應，導致某些礦物在白光下閃爍彩色光。 珍貴蛋白石的內部結構導致其衍射光，從而產生游彩。 根據其形成的條件，蛋白石可能是透明的、半透明的或不透明的，背景顏色可能是白色、黑色或幾乎可見光譜中的任何顏色。 黑蛋白石被認為是最稀有的，而白色、灰色和綠色蛋白石是最常見的。

珍貴的蛋白石顯示出內部顏色的可變相互作用，雖然它是類礦物，但它具有內部結構。 在微觀尺度上，珍貴的蛋白石由直徑約 150-300 納米（5.9×10-6-1.18×10-5 英寸）的二氧化硅球體組成，呈六方或立方密排晶格。 J. V. Sanders 在 20 世紀 60 年代中期表明，這些有序的二氧化硅球體通過引起穿過蛋白石微觀結構的光的干涉和衍射來產生內部顏色。 這些球體的大小和堆積的規律性是珍貴蛋白石質量的主要決定因素。 當規則堆積的球體平面之間的距離約為可見光分量波長的一半時，該波長的光可能會受到堆疊平面產生的光柵的衍射。 觀察到的顏色由平面之間的間距和平面相對于入射光的方向決定。 該過程可以用布拉格衍射定律來描述。

可見光不能穿過大厚度的蛋白石。 這是光子晶體中光學帶隙的基礎。 瓦西里·阿斯特拉托夫 (Vasily Astratov) 的小組在 1995 年提出了蛋白石是可見光光子晶體的觀點。 此外，微裂縫可能會被二次二氧化硅填充，并在蛋白石形成過程中在其內部形成薄層。 蛋白石現象通常用于描述這種獨特而美麗的現象，在寶石學中被稱為變色。 在寶石學中，乳光適用于不顯示變色的普通或斑點蛋白石的朦朧-乳白色-渾濁光澤。 蛋白石是一種白化現象。

對于寶石用途，大多數蛋白石都經過切割和拋光以形成凸圓形寶石。 天然蛋白石是指完全由珍貴蛋白石組成的拋光石。 蛋白石太薄無法生產天然蛋白石可能會與其他材料結合形成復合寶石。 蛋白石雙峰由一層相對較薄的珍貴蛋白石組成，背面是一層深色材料，最常見的是鐵礦石、深色或黑色普通蛋白石（potch）、瑪瑙或黑曜石。 較深的背襯強調色彩的變化，比淺色的盆栽更具吸引力。 蛋白石三重態類似于雙重態，但有第三層，頂部是透明石英或塑料制成的圓頂帽。 蓋子經過高度拋光，可作為蛋白石的保護層。 頂層也充當放大鏡，以強調下面蛋白石的顏色變化，這通常是劣質標本或珍貴蛋白石的極薄部分。 三重蛋白石往往具有更人造的外觀，不屬于珍貴寶石，而是復合寶石。 珍貴蛋白石的珠寶應用可能會在一定程度上受到蛋白石對熱的敏感性的限制，這主要是由于其相對較高的含水量和易于刮擦的傾向。

結合現代拋光技術，雙峰蛋白石可以產生與天然黑蛋白石或礫石蛋白石類似的效果，而價格卻只有一小部分。 與三重蛋白石不同，雙重蛋白石還有一個額外的好處，即真正的蛋白石作為可見和可觸摸的頂部層。

除了顯示變色的寶石品種外，其他種類的常見蛋白石包括乳蛋白石、乳藍色至綠色（有時可能具有寶石品質）； 樹脂蛋白石，呈蜜黃色，帶有樹脂光澤； 木歐泊，是木歐泊取代木材中的有機物質而形成的； 褐沸石，棕色或灰色； hyalite，無色玻璃透明。