石灰岩具有复杂的结构，包括碎屑结构和颗粒结构。碎屑结构主要由颗粒、泥晶基质和亮晶胶结物组成。颗粒又称碎屑，主要包括内部碎屑、生物碎屑和鲕粒等。泥晶基质是由碳酸钙细粉或晶体组成的石膏，粒径大多小于0.05mm，亮晶胶结物是充填在岩石颗粒间孔隙中的化学沉积物，是直径大于0.01mm的方解石晶体颗粒:颗粒结构是化学和生物化学作用析出的晶粒。
石灰岩主要形成于浅海环境。根据成因，石灰岩可分为颗粒灰岩(流水搬运，沉积形成)、生物骨架灰岩和化学生化灰岩。按结构可细分为竹叶灰岩、鲕粒灰岩、豹纹灰岩、块状灰岩等。石灰岩的主要化学成分是CaCO3，CaCO3很容易溶解，所以在石灰岩地区形成了许多石林和洞穴，这就是所谓的喀斯特地形。
