Kalksteen bestaat voornamelijk uit calciumcarbonaat (of kalkcarbonaat). Kalksteen is een sedimentair gesteente. In de loop van miljoenen jaren zijn afzettingen uit de oerzeeën verhard. Tot deze afzettingen behoren onder andere schelpen en koralen, die voor het grootste deel uit calciumcarbonaat bestaan.
De meest stabiele vorm (modificatie) van calciumcarbonaat is calciet. Veel zeldzamer komt aragoniet voor in gesteenten. (De andere vormen zoals vateriet en amorf calciumcarbonaat spelen geen rol bij de vorming van kalksteen.) Bijna altijd bevat kalksteen een bepaalde hoeveelheid verontreinigingen, zoals klei of zandsteen. Bij een gehalte van meer dan 95% calciumcarbonaat spreekt men van hoogwaardig kalksteen, dat men tot witkalk kan branden. In Netstal worden bijzonder pure kalkstenen met een gehalte tot 98% calciumcarbonaat gewonnen.
De belangrijkste eigenschap van calciumcarbonaat is de ontbinding in calciumoxide (CaO, gebrande kalk,...