三氧化二铝晶体有两种结构，一种是离子晶体，含离子键，另一种结构是原子晶体，含有共价键。氧化铝（Al₂O₃）是一种高硬度的化合物，熔点为2054℃，沸点为2980℃，是在高温下可电离的离子晶体。
Al₂O₃有许多同质异晶体，目前已知的有10多种，主要有3种晶型，即γ-Al₂O₃、β-Al₂O₃、α-Al₂O₃（刚玉）。其中结构不同性质也不同，在1300℃以上的高温时几乎完全转化为α-Al₂O₃。
三氧化二铝也称氧化铝。属于典型的两性氧化物。不溶于水，易溶于碱和酸。既可以和酸中和，又可以和碱中和，也就是可以和H+反应生成水，也可以和OH-反应生成水。
三氧化二铝是将铝矾土原料经过化学处理，除去硅、铁、钛等的氧化物而制得，它是纯度很高的氧化铝原料，一般Al₂O₃含量在99%以上。
在化学上可用于作分析试剂，有机溶剂的脱水，吸附剂，有机反应催化剂，研磨剂，抛光剂等。由于氧化铝硬度较大，生活中可用来做切割材料，以及人造宝石等等。