成熟釉質重量的96%～97%為無機物，其余的為有機物和水。按體積計，其無機物占總體積的86%，有機物占2%，水占12%.

羥磷灰石（Ca₁₀（PO₄）₆（OH）₂）是釉質中最主要的無機成分，以晶體（也稱微晶）形式存在。釉質的晶體70nm寬，25nm厚，長度很大，有些可能達整個釉質的厚度（而牙本質、牙骨質和骨中的晶體要小得多）。晶體的橫斷面多為六角形，有些因擁擠而變形）值得注意的是在釉質晶體形成時，最初形成的礦化物是碳磷灰石。而且釉質晶體的核心較外周區(qū)含有較多的碳酸鹽和鎂，晶體核心部位較多的碳磷灰石使晶體的中心較外圍容易溶解。

晶體的分子單位排列為：中央有一個羥基，外圍以3個等距離的鈣離子，再外層有3個等距離磷離子，再外側有6個鈣離子以六角形包繞磷離子。晶體由上述排列成平面的離子不斷重復排列成柱狀。

釉質晶體的基本分子排列具有高度組織性，但也有變異。正常的離子可被不同的離子所代替。碳磷酸鹽可出現在磷酸鹽或六角形位置上（90%在磷酸鹽位），鎂可能替代鈣離子或其它晶格位置。氟可能替代羥基離子，提供較大的穩(wěn)定性和抗溶解性。此外，氯化物、鉛、鋅、鈉、鍶和鋁等也出現在磷灰石的晶格中。這些微量元素有的可使晶體具有耐齲潛能（cariostaticpotential）如氟，其它具有耐齲潛能的元素有硼、鋇、鋰、鎂、鉬、鍶和釩；另外的一些元素和分子可以使釉質對齲更敏感，它們包括碳酸鹽、氯化鎘、鐵、鉛、錳、硒、鋅等。

水約占釉質重量的2%，相當于體積的5%～10%.，水的存在可能與釉質的多孔性有關。有些水可能位于晶體之間、有機物周圍，有些位于晶體結構的缺陷中，其余的部分形成晶體的水化層。由于一些離子如氟通過水而運動，所以水的分布較有意義。

釉質中的有機物占總重量的1%以下，主要由蛋白質和脂類所組成。釉質細胞外基質蛋白主要有釉原蛋白（amelogenins）、非釉原蛋白（non-amelogenins）和蛋白酶（proteinases）等三大類。在釉柱晶體排列規(guī)則區(qū)，只有0.05%，在不規(guī)則區(qū)高達3%醫(yī)|學教育網整理.

釉質中有許多有機分子，從游離的氨基酸到大的蛋白復合體如釉原蛋白和非釉原蛋白（見釉質發(fā)生一節(jié)），其中%50～90%為小分子多肽和游離的氨基酸（大量的氨基乙酸和谷氨酸），大分子物質富含碳水化合物（80%～95%的糖，5%～20%的氨基酸）。釉原蛋白基因的異常可導致性連鎖型釉質發(fā)育不全。釉蛋白和成釉蛋白基因被認為是常染色體型釉質發(fā)育不全的候選基因。

釉牙本質界的釉叢處含蛋白最多，在其它區(qū)也有少量分布，可能分布在釉柱周圍。脂類在釉質中的含量與蛋白相當，約為1%，可能是發(fā)育期的細胞膜的殘留物。

釉基質蛋白酶包括釉質溶解蛋白（enamelysin）即基質金屬蛋白酶20（matrixmetalloproteinases20，MMP20）和絲氨酸蛋白酶（serineproteinases，kallikrein-4）。目前認為釉質溶解蛋白主要在成釉細胞的分泌期降解釉質蛋白，而絲氨酸蛋白酶則主要在釉質成熟期分解晶體之間的釉原蛋白等基質蛋白，有利于成釉細胞對它們的再吸收，為釉質晶體的進一步生長提供空間。

釉質中并不存在象牙本質中那樣的孔，所以其滲透性很低。但釉質的晶體之間的確存在微小的縫隙，可能含有水分和有機物。同時，在釉叢、釉梭和釉質牙本質界等處有機物分布較多，這些結構形成了釉質營養(yǎng)的通道。