氮化硅分子式为Si3N4,属于共价键结合的化合物，氮化硅陶瓷属多晶材料，晶体结构属六方晶系，一般分为α、β两种晶向，均由[SiN4 ]4- 四面体构成
，其中β- Si3N4对称性较高，摩尔体积较小
，在温度上是热力学稳定相
，而α- Si3N4在动力学上较容易生成，高温（1400℃～1800℃）时，α相会发生相变，成为β型，这种相变是不可逆的，故α相有利于烧结
。

不同晶相得氮化硅外观是不同的
，α- Si3N4呈白色或灰白色疏松羊毛状或针状体，β- Si3N4则颜色较深，呈致密的颗粒状多面体或短棱柱体，氮化硅晶须是透明或半透明的，氮化硅陶瓷的外观呈灰色
、蓝灰到灰黑色，因密度、相比例的不同而异，也有因添加剂呈其他色泽。氮化硅陶瓷表面经抛光后，有金属光泽。

化硅的理论密度为3100±10kg/m3，实际测得α- Si3N4的真比重为3184 kg/m3
，β- Si3N4的真比重为3187 kg/m3。氮化硅陶瓷的体积密度因工艺而变化较大
，一般为理论密度的80%以上，大约在2200～3200 kg/m3之间，氮化硅发热体气孔率的高低是密度不同的主要原因，反应烧结氮化硅的气孔率一般在20%左右，密度是2200～2600 kg/m3
，而热压氮化硅气孔率在5%以下，密度达3000～3200 kg/m3
，与用途相近的其他材料比较
，不仅密度低于所有高温合金

，而且在高温结构陶瓷中也是密度较低的一种。