Komposisi mineral kimia
Komposisi mineral kimia bahan tahan api terutama bergantung pada bahan bakunya. Misalnya, bahan tahan api silika terutama terdiri dari kuarsa, dan bahan tahan api lempung terutama terdiri dari mineral lempung seperti kaolinit dan dikaiit.
Struktur Mikro
Struktur mikro bahan tahan api meliputi fase kristal, fase kaca, dan fase gas. Fase kristal adalah bagian kristal dari bahan tahan api, fase kaca adalah bagian amorf yang terisi di antara fase kristal dan berperan sebagai pengikat, dan fase gas adalah gelembung-gelembung yang ada di dalam bahan tahan api. Struktur mikro memiliki pengaruh besar terhadap sifat fisik dan kinerja layanan bahan tahan api.
Sifat fisik
Sifat fisik bahan tahan api terutama meliputi kepadatan, porositas, penyerapan air, kekerasan, ketahanan aus, dll. Sifat-sifat ini terkait erat dengan struktur mikro dan memengaruhi kekuatan dan ketahanan guncangan termal bahan.