琉璃最主要的特征是其美丽的色彩，因此被称作“五色玉”。有的古代琉璃哪怕是经过千年时光，在地下经其他物质的侵蚀，虽然表面斑斑驳驳，在强光的照射下，其特有的光色效果依然动人。独特的配方成分加上岁月的酝酿，让琉璃产生的这种光色效果为后人惊叹之余却无法仿造。
琉璃的主要成分是SiO2（二氧化硅），其熔点很高，达到1 710度，用硝酸钠或碳酸钾都可以做为助熔剂。这两种化学成分的天然矿物分布广泛，通过助熔剂的作用，琉璃的熔点只要高于1 000度，就可以通过各种工艺手法制作出各种物品。琉璃的外观和质地，与玉器和天然宝石有相像之处，但它们的本质和结构却大不相同。在欣赏鉴定时要准确把握其有区别的地方。
作为传统制造工艺，古代的人们常常把琉璃作为玻璃器的统称。在古代，玻璃器物又因其化学成分不同，元素的含量不同，分为铅钡硅酸盐、钾硅酸盐两大类。
在早期的琉璃中，除了铅还含有较多钡的成分。由于钡的原料粉能降低熔解温度而产生类似玉器的质感，因此，在唐宋之前的琉璃多有采用。这种成分的使用虽然增加了质感，降低了工艺难度，但烧制出的产品易碎而不易保存。这也是琉璃之所以在唐宋之前被视作稀世珍宝的原因之一。
以较为成熟的中国古代琉璃制品为例，出土于战国时期长沙楚墓中的深绿色谷纹琉璃璧，其中所包含的化学成分为：SiO2（二氧化硅）38.3%，PbO（氧化铅）41.53%，BaO（氧化钡）10.37%，是典型的铅（钡）仿玉玻璃。而唐宋以后制作的琉璃制品，即使在二氧化硅使用的百分比上有所提高，然而始终只略超过90%，达到通透的程度，与现代透明玻璃制品高达95%以上的二氧化硅含量相去甚远。
铅玻璃在现代玻璃工艺上的解释铅玻璃（即水晶玻璃）密度高、折射率大，且可阻挡有害放射线，在现代一般作为光学玻璃及防辐射玻璃屏等制作的材料。铅玻璃光泽度好，十分漂亮，但有可能导致铅中毒，因此一般不会用来做杯子。此外，若向玻璃中加少量着色剂，还可制成色彩各异的彩色玻璃。
出土于广西昭平乐群M5红色玻璃珠，其中主要化学成分为：Si O2（二氧化硅）65.9%，K2O（氧化钾）15.88%，不含氧化铅和氧化钡，是典型的钾硅酸盐系列的琉璃物品。其中含CuO（氧化铜）2.25%，氧化铜起着色剂的作用，使琉璃珠呈红色。
由于中国古代琉璃物品在其特定时期社会中的特殊功能，随时期不同，功能各不相同。但始终没有提高到和中国古代瓷器、丝绸等相同的地位，所以其发展水平时高时低，时快时慢。反映到其化学成分上，就是成分复杂，各年代甚至同一年代也不统一。详细区分的话，在铅钡硅酸盐、钾硅酸盐两大类以外，还有先秦时期的碱钙硅酸盐系列，唐宋时期的高铅硅酸盐系列，以及元明清时期的钾钙硅酸盐系列。这也意外地增加了中国古代琉璃的多样性，更加吸引人们去发现、研究、鉴赏。