Kalkstein besteht hauptsächlich aus Calcit und Dolomit; ersteres besteht aus Calcium, Kohlenstoff und Sauerstoff, während letzteres aus Calcium und Magnesium besteht. Abhängig von der Art des Kalksteins können andere Mineralien und Elemente enthalten sein.
Damit ein Gestein im geologischen Sinne Kalkstein ist, muss es mindestens 50 % Calcit und Dolomit zusammen sowie 50 % oder weniger andere Elemente enthalten. Kommerzieller Kalkstein enthält 80 Prozent Calcit und Dolomit und 20 Prozent andere Elemente.
Kalkstein kann in verschiedene Arten eingeteilt werden. Calcit-Kalkstein enthält mehr als 90 Prozent Calcit und mindestens 10 Prozent Dolomit, während dolomitischer Kalkstein 10 bis 50 Prozent Dolomit enthalten muss und Calcit-Kalkstein 10 bis 50 Prozent Calcit enthalten muss. Kalkstein mit mehr als 90 Prozent Dolomit ist Dolomitkalkstein.