贝壳的主要成分为95%的碳酸钙和少量的壳质素。一般可分为3层,最外层为黑褐色的角质层(壳皮),薄而透明,有防止碳酸侵蚀的作用,由外套膜边缘分泌的壳质素构成;中层为棱柱层(壳层),较厚,由外套膜边缘分泌的棱柱状的方解石构成,外层和中层可扩大贝壳的面积,但不增加厚度;内层为珍珠层(底层),由外套膜整个表面分泌的叶片状霰石(文石)叠成,具有美丽光泽,可随身体增长而加厚。
方解石和霰石的主要化学成分都是CaCO3。贝壳的外层具有多条深浅颜色相间、同心环状的生长线,但它不代表年龄;它的形成是由于外套膜边缘因受某些原因(食物不足、季节不同、生殖期间等)的影响、而不能继续分泌的结果。贝壳的数量、形状和结构变异极大,有的种类具有1个呈螺旋形的贝壳(如蜗牛、螺、鲍);有的种类具有2片瓣状壳(如蚌、蚶);有的种类具有8片板状贝壳,呈覆瓦状排列(如石鳖);有的种类的1块贝壳被包入体内(如乌贼、枪乌贼);有的种类贝壳甚至完全退化(如船蛆)。