Czysty wapień składa się z dwuskładnikowych minerałów: węglanu wapnia i węglanu wapnia i magnezu. Wzór chemiczny węglanu wapnia to CaCO3. Wzór chemiczny węglanu wapnia i magnezu to CaMg (CO3) 2.
Węglan wapnia jest powszechnie znany jako kalcyt, a węglan wapnia i magnezu jest powszechnie znany jako dolomit. W naturze osady wapienne bardzo rzadko składają się z czystego kalcytu lub czystego dolomitu, chociaż znaleziono takie osady.
Zgodnie z akademicką definicją wapienia, za kamień wapienny uważa się każdą skałę osadową o zawartości kalcytu i dolomitu co najmniej 50 procent. Zgodnie ze wspólną definicją handlową skała osadowa musi zawierać co najmniej 80 procent kalcytu, a dolomit określić jako wapień.
