各种含铁矿物按其矿物组成，主要可分为4大类：磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿和菱铁矿。由于它们的化学成分、结晶构造以及生成的地质条件不同，因此各种铁矿石具有不同的外部形态和物理特性。
磁铁矿石：Fe3O4
磁铁矿为一种具有亚铁磁性的矿物，其富含四氧化三铁（化学式为Fe3O4，相对分子质量为231.54）。产于变质矿床和内生矿床中，氧化后变为赤铁矿或褐铁矿，是炼铁的主要原料。
其中Fe3的类质同向代替有Al3、Ti4、Cr3、V3等；替代Fe2的有Mg2、Mn2、Zn2、Ni2、Co2、Cu2、Ge2等。当Ti4代替Fe3时，伴随有Fe2—Fe3、Mg2—Fe2和V3—Fe3；Ti亦可以钛铁矿或钛铁晶石的细小包裹体呈定向连生形式存在。
产于变质矿床和内生矿床中，氧化后变为赤铁矿或褐铁矿，是炼铁的主要原料。
磁铁矿其中FeO=31%，Fe2O3=69%，理论含铁量为72.4%。这种矿石有时含有TiO2及V2O5组合复合矿石，分别称为钛磁铁矿或矾钛磁铁矿。在自然纯磁铁矿矿石很少遇到，常常由于地表氧化作用使部分磁铁矿氧化转变为半假象赤铁矿和假象赤铁矿。所谓假象赤铁矿就是磁铁矿（Fe3O4）氧化成赤铁矿（Fe2O3），但它仍保留原来磁铁矿的外形，所以叫做假象赤铁矿。磁铁矿具有强磁性，晶体常成八面体，少数为菱形十二面体。集合体常成致密的块状，颜色条痕为铁黑色，半金属光泽，相对密度4.9～5.2，硬度5.5～6，脉石主要是石英及硅酸盐。还原性差，一般含有害杂质硫和磷较高。
赤铁矿石:Fe2O3
赤铁矿化学成分为Fe2O3、晶体属六方晶系的氧化物矿物。与等轴晶系的磁赤铁矿成同质多象。晶体常呈板状;集合体通常呈片状、鳞片状、肾状、鲕状、块状或土状等。呈红褐、钢灰至铁黑等色，条痕均为樱红色。金属至半金属光泽。摩斯硬度5.5~6.5，比重4.9~5.3。呈铁黑色、金属光泽、片状的赤铁矿称为镜铁矿;呈钢灰色、金属光泽、鳞片状的称为云母赤铁矿，中国古称"云子铁";呈红褐色土状而光泽暗淡的称为赭石，中国古称"代赭"，而以"赭石"泛指赤铁矿。
常含类质同像替代的Ti、Al、Mn、Fe2、Ca、Mg及少量的Ga、Co;常含金红石、钛铁矿的微包裹体。隐晶质致密块体中常有机械混入物SiO2、Al2O3。纤维状或土状者含水。据成分可划分出钛赤铁矿、铝赤铁矿、镁赤铁矿、水赤铁矿等变种。
赤铁矿赤铁矿为无水氧化铁矿石，其化学式为Fe2O3，理论含铁量为70%。这种矿石在自然界中经常形成巨大的矿床，从埋藏和开采量来说，它都是工业生产的主要矿石。
赤铁矿含铁量一般为50%～60%，含有害杂质硫和磷比较少，还原较磁铁矿好，因此，赤铁矿是一种比较优良的炼铁原料。赤铁矿有原生的，也有野生的，再生的赤铁矿的磁铁矿经过氧化以后失去磁性，但仍保存着磁铁矿的结晶形状的假象赤铁矿，在假象赤铁矿中经常含有一些残余的磁铁矿。有时赤铁矿中也含有一些赤铁矿的风化产物，如褐铁矿（2Fe2O3·3H2O）。赤铁矿具有半金属光泽，结晶者硬度为5.5～6，土状赤铁矿硬度很低，相对密度4.9～5.3，仅有弱磁性，脉石为硅酸盐。
褐铁矿石:2Fe2O3·3H2O
褐铁矿是主要的铁矿物之一，它是以含水氧化铁为主要成分的、褐色的天然多矿物混合物。但它的含铁量并不高，是次要的铁矿石。先认为褐铁矿是成分为2Fe2O3·3H2O的一种独立矿物，但X射线衍射分析表明,它们大部分是隐晶质的针铁矿，可混有纤铁矿、赤铁矿、石英、粘土等，含吸附水及毛管水，成分可变，但基本上为FeO(OH)·nH2O。物理性质亦可变,但总是呈各种色调的褐色,
由它于属于含铁矿物的风化产物(Fe2O3·nH2O)，成分不纯，水的含量变化也很大。通常呈黄褐至褐黑色，条痕为黄褐色，半金属光泽，块状、钟乳状、葡萄状、疏松多孔状或粉末状，也常呈结核状或黄铁矿晶形的假象出现。硬度随矿物形态而异，无磁性。褐铁矿是氧化条件下极为普遍的次生物质，在硫化矿床氧化带中常构成红色的"铁帽"，可作为找矿的标志。
褐铁矿和高硅型褐铁矿两大类。矽卡岩褐铁矿占66%，高硅型褐铁矿占34%，矽卡岩褐铁矿主要由褐铁矿、赤铁矿和石英组成，高硅型褐铁矿主要由褐铁矿、赤铁矿、针铁矿和石英组成。褐铁矿石中的矿物种类有26种之多，但主要是褐铁矿和石英，其他含量甚微。
褐铁矿褐铁矿是含水氧化铁矿石，是由其他矿石风化后生成的，在自然界中分布得最广泛，但矿床埋藏量大的并不多见。其化学式为nFe2O3·mH2O(n=1～3、m=1～4)。褐铁矿实际上是由针铁矿（Fe2O3·H2O）、水针铁矿（2Fe2O3·H2O）和含不同结晶水的氧化铁以及泥质物质的混合物所组成的。褐铁矿中绝大部分含铁矿物是以2Fe2O3·H2O形式存在的。一般褐铁矿石含铁量为37%～55%，有时含磷较高。褐铁矿的吸水性很强，一般都吸附着大量的水分，在焙烧或入高炉受热后去掉游离水和结晶水，矿石气孔率因而增加，大大改善了矿石的还原性。所以褐铁矿比赤铁矿和磁铁矿的还原性都要好。同时，由于去掉了水分相应地提高了矿石的含铁量。
菱铁矿石:FeCO3
铁的碳酸盐矿物，成分为FeCO3.经常有锰、镁等替代铁，形成锰菱铁矿、镁菱铁矿等变种。三方晶系，晶体呈菱面体，晶面往往弯曲；集合体呈粒状、块状或结核状。显晶质球粒状的称球菱铁矿；隐晶质凝胶状的称胶菱铁矿。菱铁矿一般呈灰白或黄白色，风化后呈褐色、褐黑色。莫氏硬度4，比重3.7～4.0，随成分中Mn和Mg含量的升高而降低。热液成因的，菱铁矿常见于金属矿脉中；沉积成因的菱铁矿，常见于页岩层、粘土层和煤层中。氧化带易水解成褐铁矿，形成铁帽。菱铁矿大量聚集而且硫、磷等有害杂质的含量小于0.04%时，可作为铁矿石开采。
菱铁矿常呈结核体或放射状球粒结构的菱铁矿产出；铁的硫化物包括黄铁矿和白铁矿。
菱铁矿理论含铁量48.2%。在自然界中，有工业开采价值的菱铁矿比其他三种矿石都少。菱铁矿很容易被分解氧化成褐铁矿。一般含铁量不高，但受热分解出CO2以后，不仅含铁量显著提高而且也变得多孔，还原性很好。