成熟釉质重量的96%～97%为无机物，其余的为有机物和水。按体积计，其无机物占总体积的86%，有机物占2%，水占12%.

羟磷灰石（Ca₁₀（PO₄）₆（OH）₂）是釉质中最主要的无机成分，以晶体（也称微晶）形式存在。釉质的晶体70nm宽，25nm厚，长度很大，有些可能达整个釉质的厚度（而牙本质、牙骨质和骨中的晶体要小得多）。晶体的横断面多为六角形，有些因拥挤而变形）值得注意的是在釉质晶体形成时，最初形成的矿化物是碳磷灰石。而且釉质晶体的核心较外周区含有较多的碳酸盐和镁，晶体核心部位较多的碳磷灰石使晶体的中心较外围容易溶解。

晶体的分子单位排列为：中央有一个羟基，外围以3个等距离的钙离子，再外层有3个等距离磷离子，再外侧有6个钙离子以六角形包绕磷离子。晶体由上述排列成平面的离子不断重复排列成柱状。

釉质晶体的基本分子排列具有高度组织性，但也有变异。正常的离子可被不同的离子所代替。碳磷酸盐可出现在磷酸盐或六角形位置上（90%在磷酸盐位），镁可能替代钙离子或其它晶格位置。氟可能替代羟基离子，提供较大的稳定性和抗溶解性。此外，氯化物、铅、锌、钠、锶和铝等也出现在磷灰石的晶格中。这些微量元素有的可使晶体具有耐龋潜能（cariostaticpotential）如氟，其它具有耐龋潜能的元素有硼、钡、锂、镁、钼、锶和钒；另外的一些元素和分子可以使釉质对龋更敏感，它们包括碳酸盐、氯化镉、铁、铅、锰、硒、锌等。

水约占釉质重量的2%，相当于体积的5%～10%.，水的存在可能与釉质的多孔性有关。有些水可能位于晶体之间、有机物周围，有些位于晶体结构的缺陷中，其余的部分形成晶体的水化层。由于一些离子如氟通过水而运动，所以水的分布较有意义。

釉质中的有机物占总重量的1%以下，主要由蛋白质和脂类所组成。釉质细胞外基质蛋白主要有釉原蛋白（amelogenins）、非釉原蛋白（non-amelogenins）和蛋白酶（proteinases）等三大类。在釉柱晶体排列规则区，只有0.05%，在不规则区高达3%医|学教育网整理.

釉质中有许多有机分子，从游离的氨基酸到大的蛋白复合体如釉原蛋白和非釉原蛋白（见釉质发生一节），其中%50～90%为小分子多肽和游离的氨基酸（大量的氨基乙酸和谷氨酸），大分子物质富含碳水化合物（80%～95%的糖，5%～20%的氨基酸）。釉原蛋白基因的异常可导致性连锁型釉质发育不全。釉蛋白和成釉蛋白基因被认为是常染色体型釉质发育不全的候选基因。

釉牙本质界的釉丛处含蛋白最多，在其它区也有少量分布，可能分布在釉柱周围。脂类在釉质中的含量与蛋白相当，约为1%，可能是发育期的细胞膜的残留物。

釉基质蛋白酶包括釉质溶解蛋白（enamelysin）即基质金属蛋白酶20（matrixmetalloproteinases20，MMP20）和丝氨酸蛋白酶（serineproteinases，kallikrein-4）。目前认为釉质溶解蛋白主要在成釉细胞的分泌期降解釉质蛋白，而丝氨酸蛋白酶则主要在釉质成熟期分解晶体之间的釉原蛋白等基质蛋白，有利于成釉细胞对它们的再吸收，为釉质晶体的进一步生长提供空间。

釉质中并不存在象牙本质中那样的孔，所以其渗透性很低。但釉质的晶体之间的确存在微小的缝隙，可能含有水分和有机物。同时，在釉丛、釉梭和釉质牙本质界等处有机物分布较多，这些结构形成了釉质营养的通道。