耐火材料的组织结构分为宏观组织结构和微观组织结构。耐火材料的宏观组织结构是指气孔的性质、大小和分布及其与矿物相之间的关系。微观组织结构是指各相的含量、颗粒大小、形状和分布等。气孔是影响耐火制品常温与高温性能的重要因素，特别是在高温条件下，它会使制品对外界侵蚀的抵抗能力大大降低。气孔的形成原因为：制品成型时物料中的空气未完全排除；物料水分排除后留下的空间；原料煅烧不充分，有些应分解的盐类未完全分解，应灼烧的成分未完全灼烧；物料成分不均匀，高温烧成时收缩不均匀等。但在有些轻质隔热制品中，还需特意引入一些分布较均匀的气孔。
耐火材料在化学成分固定的前提条件下，由于成分分布的均匀性和加工工艺的不同，使制品中的矿物种类、数量、晶粒大小和结合状态不同，这种微观结构的不同，造成制品性能的差异。例如，Si02含量相同的硅质制品，因Si02在不同工艺条件下可形成结构和性质不同的两种矿物——鳞石英和方石英，使其制品的某些性能会有差异。即使制品的矿物组成一定，随晶粒大小、形状和分布情况的不同，亦会对制品的性能有着显著影响。因此，耐火材料的矿物组成也是决定其性质的主要因素。
