粉煤灰的主要成分是硅、铝、铁、钙、镁的氧化物，其中硅氧化物和铝氧化物含量最高，占总量的60%～80%。其他成分如氧化铁、氧化钙、氧化镁的含量较少。此外，粉煤灰中还含有未燃尽的炭粒、炉渣等杂质。这些氧化物和杂质共同构成了粉煤灰的化学组成。

具体来说，粉煤灰中的硅主要以硅酸盐和硅铝酸盐的玻璃质微粒形态存在，其中硅铝酸盐玻璃相是大多数粉煤灰的主要矿物相。铝主要存在于玻璃相中，部分存在于莫来石等晶体矿物中。铁在粉煤灰中一部分形成玻璃体，一部分形成结晶矿物，如磁铁矿、赤铁矿、磷酸铁等。钙在粉煤灰中大多以硅酸盐或铝硅酸盐的形态存在，有时也以游离态的氧化钙形式存在。镁在粉煤灰中主要以硅酸盐或铝硅酸盐形式存在。

由于粉煤灰的化学成分、矿物组成及颗粒形态等特征，它具有多方面的物理化学性质，如火山灰活性、多孔性、比表面积大、吸附能力强、颗粒细等。这些性质使得粉煤灰在建筑、建材、农业、环保等领域得到广泛的应用。