Bazaltna vlakna se uglavnom sastoje od silicijum-kiseonika tetraedara i aluminijum-kiseonika tetraedara povezanih zajedničkim vrhovima uglova kiseonika da formiraju kontinuiranu linearnu strukturu.
Bazaltna vlakna su nezapaljiva, hemijski su visoko stabilna i imaju dobru otpornost na vremenske uslove, alkalnost i kiseline. Ovisno o termičkoj stabilnosti sastava sirovine i prisutnosti velikog broja mikropora koje sprječavaju konvekciju zraka i toplinsko zračenje, razlog je za razmatranje primjene bazaltnih vlakana u primjenama toplinske izolacije i pasivne zaštite od požara.
Glavni faktor koji određuje termotermalnu stabilnost bazaltnih vlakana je njihovo kristalizacijsko ponašanje. Sposobnost kristalizacije zavisi uglavnom od hemijskog sastava vlakana, kao i od uslova termičke obrade. Konkretno, zbog visokog sadržaja željeznih oksida, kristalizacija u bazaltnim vlaknima počinje oksidacijom kationa željeza i formiranjem strukturnih faza spinela na površini vlakana: odnosno dvovalentni kationi difundiraju iznutra prema površini, gde formiraju nanokristalne slojeve CaO, MgO, (Mg, Fe)3O4 sa kiseonikom iz okoline.
Smatra se da je mehanička čvrstoća bazaltnih vlakana usko povezana s prisustvom površinske heterogenosti kao što su površinski defekti, strukturni defekti i nečistoće. Još jedna karakteristika bazaltnih vlakana je da imaju dobru kompatibilnost sa matričnim materijalima, a postoje i neke studije koje se fokusiraju na površinsku obradu ovih vlakana kako bi se promijenila njihova površinska morfologija i poboljšala njihova kvašenje s matričnim materijalima.
