La composición química de la ammolita es variable, y además del aragonito puede incluir calcita, sílice, pirita y otros minerales. La concha en sí misma puede contener algunos elementos a nivel de traza, entre ellos aluminio, bario, cromo, cobre, hierro, magnesio, manganeso, estroncio, titanio y vanadio. Cristalográficamente es ortorrómbica. Su dureza Mohs varía entre 4,5 y 5,5, bastante blanda para ser una gema. Su densidad relativa es de 2,6-2,8. El índice de refracción de la ammolita canadiense (en la línea del sodio, 589,3 nm) es como sigue: α 1,522; β 1,672-1,673; γ 1,676-1,679; negativa biaxial. Bajo luz ultravioleta, puede presentar fluorescencia de color amarillo mostaza. Las mejores muestras presentan un juego de color iridiscente opalino, con tonos verdes y rojos; de todas formas pueden presentarse todos los colores del espectro visible. La iridiscencia se debe a la microestructura del aragonito: al contrario que muchas otras gemas, cuyos colores provienen de la refracción de la luz, en la ammolita sus colores provienen de la interferencia de la luz que rebota en alguna de sus muchas capas de material apiladas que forman el aragonito. A mayor espesor, los colores son más rojizos y verdosos, y con menores espesores predominan los azules y los violetas. Los rojos y los verdes son los colores que se presentan más frecuentemente, debido a que los espesores finos son más frágiles y por tanto menos frecuentes. Recién minadas, los colores no son especialmente llamativos; estos aparecen tras un proceso de pulido y otros tratamientos, los cuales muestran la ammolita en todo su esplendor. La ammolita en sí misma es una delgada capa, de unos 0,5-0,8 mm de espesor. En raras ocasiones se presenta sin su matriz, generalmente un esquisto de color gris a marrón, arcilla calcárea o piedra caliza. La llamada "escarcha pulverulenta" es bastante común; al estar expuesta a los elementos y a las fuertes presiones compresivas, la ammolita se fragmenta en copos, y una exposición prolongada a la luz solar puede blanquearla. La rotura da como resultado una apariencia teselada, descrita a veces como "piel de dragón" o "vidriera". La ammolita minada de depósitos más profundos puede aparecer completamente lisa o con una superficie ondulada. En ocasiones pueden recuperarse caparazones de ammonites completos y bien conservados: las cámaras del caparazón aparecen bien definidas, y la forma puede recordar a la de un nautilus. Mientras que este tipo de caparazones pueden tener hasta 90 cm de diámetro, los ammolites iridiscentes son mucho menores. La mayoría de las conchas fosilizadas tienen el aragonito pseudomórficamente reemplazado por calcita o pirita, haciendo que el ammolite sea particularmente raro.