Minerały kaolinitu składają się z kaolinitu, dickitu, perlitu, haloizytu i innych minerałów klastrowych kaolinitu, przy czym głównym składnikiem mineralnym jest kaolinit.
Krystaliczny wzór chemiczny kaolinitu to 2SiO2·Al2O3·2H2O, a jego teoretyczny skład chemiczny to 46,54% SiO2, 39,5% Al2O3 i 13,96% H2O. Minerały kaolinitu należą do krzemianów warstwowych typu 1:1. Kryształy składają się głównie z czworościanów krzemu-tlenu i oktaedrów tlenu-glinu. Czworościany krzemu-tlenu są połączone wzdłuż-kierunku dwuwymiarowego, dzieląc wierzchołki, tworząc sześciokątną warstwę siatki. Wszystkie niewspólne wierzchołki czworościanów krzemu-tlenu są zwrócone w jedną stronę. Wierzchołki czworościanów krzemu-tlenu wspólne dla oktaedrów krzemu-tlenu tworzą warstwę jednostkową typu 1:1.
