蓝宝石是矿物刚玉（Al2O3）的蓝色品种。完全不含其它微量元素的纯的刚玉物质是无色的，而蓝宝石的蓝色是由于微量的铁(Fe2 )和钛(Ti4 )通过一种称为价间电荷转移(IVCT)的现象相互作用所致。在蓝宝石中，铁可以以二价铁Fe2 或三价铁Fe3 的形式存在。这些 "外来 "的微量元素在晶体的生长过程中替代了铝（Al）的位置。
蓝宝石的一个重要宝石学特征是她的多色性。多色性是指从不同的方向对蓝宝石进行观察，宝石会呈现出两种略微不同的蓝色，这种特性最好通过偏光镜来观察。
左图：通过偏光滤镜观察到的，蓝宝石中常见的两种多色性颜色：蓝色和紫蓝色。右图：切割后的蓝宝石中可见的多色性。照片：Michael Krzemnicki, SSEF
蓝宝石与红宝石有许多相同的特性，因为两者都是刚玉类宝石。数据来源。Gem -A.
根据原石的外观和切割工匠的意愿，蓝宝石原石会被切磨成不同的形状和切工。宝石切割工匠希望能够通过切磨，将这枚蓝宝石的最佳颜色展现出来。与此同时，也尽可能减少因为切磨而造成的材料损耗。
缅甸莫谷（Mogok）的蓝宝石原石分选。照片：Laurent Cartier, SSEF
下图为蓝色蓝宝石的不同常见切工实例，当然这些切工也适用于其他颜色品种的蓝宝石。
有着不同切工的蓝宝石精品。照片：SSEF
变色效应是宝石中的一种光学现象，有着这种效应的宝石的颜色会根据它所接触的光源的不同（"冷 "日光和 "暖 "白炽灯）而改变。其中最著名的一种宝石是宝石亚历山大变石。
如下图的中的蓝宝石所显示的，变色蓝宝石上会因光源的不同而呈现出从蓝色到紫色的颜色变化。在天然变色的蓝宝石中，这种变色效应除了铁元素和钛元素（造成蓝色的原因）外，通常还因为晶体中含有微量的铬元素。
这颗美丽的变色蓝宝石呈现出中等程度的颜色变化，日光下呈蓝色（左）而白炽灯下呈紫色（右）。照片：SSEF。
蓝宝石中还有一种颇为有名的 "星光效应"。这是由于光线照射在宝石内部三组呈120度角的平行排列的细小的纤维状包裹体上，产生的一种反射效果。这种显现只有在含有这些特定角度的包裹体的宝石以适当的方向并被切磨为素弧面（即抛光的凸起弧面而非刻面）的时候，才会有可能出现这种效应。
一颗椭圆形的素弧面蓝宝石，当光线照射在上面时，呈现出美丽的星光效果。右图显示了这种宝石相对于其原始晶体及其光轴（黑线）的方向。照片：SSEF。插图：Michael Krzemnicki，SSEF
蓝宝石主要形成于贫硅的地质环境中，而硅是最主要的造岩成分之一。因而，出产蓝宝石的宿主岩石需要含有很丰富的铝元素，为刚玉矿物提供成矿所需的铝和氧两种元素。纯净的刚玉是无色的，要形成有颜色的蓝宝石，则环境中需要有其它的微量元素存在（例如产生蓝色的铁和钛，或产生其它颜色的铬、镁和钒）。
蓝宝石的原矿可以赋存于多种岩石类型，在变质岩和岩浆岩中均可能找到蓝宝石。岩浆岩是由来自地球深处的熔岩（岩浆）上升至地表，经冷却后凝固形成的，岩浆或者由于火山活动而产生于地球的表面或者来自于地壳深处（如花岗岩侵入体）。而变质岩是由原岩，无论是沉积岩、岩浆岩，甚至是已有的变质岩，过由于地壳内压力和温度的增加（例如在大陆碰撞和造山过程），这些原岩被称为变质作用的地质过程中转变为一种新的岩石类型，即变质岩；此类岩石的一个典型的例子是石灰岩（沉积岩），通过变质作用形成大理。
除了在变质岩（如矽卡岩、片麻岩、云母片岩）和岩浆岩（如正长岩、碱性玄武岩）中产出有蓝宝石外，大量的宝石级的蓝宝石并非发现在原生岩石中，更多的蓝宝石是在由于岩石受到侵蚀和风化作用而形成的次生沉积物中找到，如斯里兰卡河流沉积物中的赋存有宝石的砂矿。
在地球历史上，蓝宝石的形成有三个重要时期。前两个时期与造山事件有关，而最后一个是由于岩浆活动，将玄武岩中的蓝宝石带到了地球表面：
第一时期：泛非造山期（7.5-4.5亿年前），包括肯尼亚、马达加斯加、斯里兰卡和坦桑尼亚的蓝宝石。
第二时期：新生代喜马拉雅造山期（4500万年前-第四纪），包括阿富汗、缅甸、克什米尔（印度）和越南北部的蓝宝石。
第三时期：新生代碱性玄武岩喷出期（6500万年前-第四纪），包括澳大利亚、柬埔寨和泰国等地的蓝宝石。此类蓝宝石形成于地球的上地幔或地壳深处，随着玄武岩岩浆喷发输送到地表，从而被发现赋存于玄武岩中。
在条件允许的时候，我们能够利用最先进的科学方法，通过分析位于蓝宝石表面的包裹体来确定蓝宝石的形成年代。这不仅为蓝宝石的形成和年龄提供了佐证，而且还可以为确定蓝宝石的产地提供支持。
在堂图Taung-Tut （位于莫谷宝石带Mogok Stone Track）的一个深达20米的主要产出蓝宝石和尖晶石的矿井中。矿工正在挖掘强烈形变的原岩中的蓝宝石。照片：Laurent Cartier，SSEF
这颗镶嵌在戒指上的皇家蓝35.09克拉克什米尔蓝宝石。在2015年的佳士得日内瓦瑰丽珠宝拍卖会上，这颗皇家蓝宝石以752万美元的价格成交。SSEF鉴定证书编号77675。图片：佳士得拍卖行
对于皇家蓝比较贴切的文字描述大约是这是一种饱和的蓝色，颜色纯正的或带有非常轻微的紫色色调。虽然‘皇家蓝’在历史上是仅为产于缅甸莫谷地区的优质蓝宝石所特有的名称，时至今日，其它产自变质岩矿床的蓝宝石，如马达加斯加和斯里兰卡发现的蓝宝石，也可以达到符合‘皇家蓝’品质而获得这个尊贵的称谓。
任何类型的处理（如加热、裂隙填充等）都会使蓝宝石失去使用该颜色称为的资格。此外，蓝宝石必须相对没有肉眼可见的以及深色的包裹体，宝石本身必须显示出均匀的颜色分布和生动的内部反射效果。
在SSEF使用的皇家蓝色天然蓝宝石比色石，以比对颜色。请注意，屏幕上或印刷品上照片的颜色可能与宝石本身的颜色不同。照片：SSEF
文章来源：SSEF
