鈷藍的主要組成是CoO、Al2O3，或稱為鋁酸鈷[CoAl2O4]，按照化學式理論，Al2O3含量為57.63%， CoO含量42.36%，或含Co 33.31%，但鈷藍顏料的實際組成Al2O3在65%～70%, CoO在30%～35%之間，有些鈷藍顏料的含氧化鈷量還要低一成或一成半，因為還有可能含有少量其它元素的氧化物，如Ti、Li、Cr、Fe、Sn、Mg、Zn等。如對某一鈷藍顏料品種的分析表明其CoO為34%， Al2O3為62%，ZnO為2%以及P2O5為2%。鈷藍除了含有主組成以外，尚有可能含有少量氧化鋁、鈷綠（CoO·ZnO)和鈷紫[Co2(PO4)2]，以改變鈷藍顏料的色相。這類顏料均屬于尖晶石類，是帶有尖晶石結晶的立方體。相對密度為3.8～4.54，遮蓋力很弱，僅75～80g/m2，吸油量31%～37%，視比容630～740g/L，現代生產的鈷藍同早期產品的質量有本質的區別。鈷藍顏料有鮮明色澤，有極優良的耐候性、耐堿性，能耐受各種溶劑，耐熱可達1200℃。其主要弱噗是著色力不及酞菁藍顏料，由于是高溫煅燒而成，雖然經過磨細，但顆粒尚有一定硬度。
