成熟釉質(zhì)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(zhì)中最主要的無機成分，以晶體（也稱微晶）形式存在。釉質(zhì)的晶體70nm寬，25nm厚，長度很大，有些可能達整個釉質(zhì)的厚度（而牙本質(zhì)、牙骨質(zhì)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(zhì)晶體形成時，最初形成的礦化物是碳磷灰石。而且釉質(zhì)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(cè)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(fù)排列成柱狀。

釉質(zhì)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(xiàn)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(xiàn)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(zhì)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(zhì)重量的2%，相當于體積的5%～10%.，水的存在可能與釉質(zhì)的多孔性有關(guān)。有些水可能位于晶體之間、有機物周圍，有些位于晶體結(jié)構(gòu)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(zhì)中的有機物占總重量的1%以下，主要由蛋白質(zhì)和脂類所組成。釉質(zhì)細胞外基質(zhì)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(xué)教育網(wǎng)整理.

釉質(zhì)中有許多有機分子，從游離的氨基酸到大的蛋白復(fù)合體如釉原蛋白和非釉原蛋白（見釉質(zhì)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(zhì)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?？蓪?dǎo)致性連鎖型釉質(zhì)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(zhì)發(fā)育不全的候選基因。

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

釉質(zhì)中并不存在象牙本質(zhì)中那樣的孔，所以其滲透性很低。但釉質(zhì)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(zhì)牙本質(zhì)界等處有機物分布較多，這些結(jié)構(gòu)形成了釉質(zhì)營養(yǎng)的通道。