玉石屬於變質岩(metamorphic rock),乃由遠古的一些火成岩經過風化、沖積成沉積岩之後,在某些富含鎂質(Mg)的特殊地帶,因地球造陸運動時地熱與壓力的交互作用下,歷經數以億年計的時間才逐漸形成的超鹼性岩石,所以,玉石只可能產在古老的地層當中。而其他一般的寶石或半寶石,如鑽石、紅藍寶石、祖母綠、水晶、瑪瑙…等,都屬於火成岩(igneous rock),形成於岩漿冷卻過程中的腔孔中,與玉石複雜的形成方式完全不同。由於變質岩必須經過風化、沉積、質變的過程,再加上地殼造陸時不規則的壓力作用,所以,一定有某一程度的不均勻,這,也就是玉石紋理與色澤變化多端的主要原因。
玉石的硬度介於【刻劃】摩氏硬度(Mohs hardness,最高10°)的5.5°~6.5°之間,鐵器刀口的摩式硬度約5.5°,銅器更低,只有3°。這意味著一般金屬刀具根本無法在玉石上留下任何刻劃的痕跡,更別說是切割或是雕刻;而,即使是目前科技已能製造許多高硬度的刀具,但因玉石寧碎不屈的特性,這些鋒利的快速刀具會在玉石上造成一些邊緣崩碎的切割痕。但是,玉器在中國的新石器時代(尚未使用金屬,但出現燒製的陶器)中期即已出現,當時,人們是如何辦到的?
所謂「玉不琢,不成器」,玉器工藝,基本上,不是雕刻;而是循著切、磋、琢、磨(語出《詩經‧衛風‧淇奧》)的程序,以慢工細活的方式來完成的。不管是切(分割)、是磋(成形)、是琢(紋飾)、是磨(拋光),都需要藉由一些名為『解玉砂』的高硬度礦石粉末做為研磨的介質,然後利用竹、木、藤、皮件、金屬等器具帶動這些極細的礦砂來治玉。《詩經‧小雅‧鶴鳴》中所謂「它山之石 可以為錯...它山之石,可以攻玉」指的就是這類高硬度的礦石。為了降低磨擦時所產生的高溫,解玉砂一般都加水調和成漿狀,如此一來則又更有利於工具的帶動碾磨。