磷石膏的成分主要包括二水硫酸鈣（CaSO4·2H2O）。
磷石膏是一種由磷和鈣組成的混合物，其在濕法磷酸工藝中產生，是磷酸生產過程中硫酸處理磷礦產生的固體廢渣。磷石膏的組成比較複雜，除了硫酸鈣，還含有未完全分解的磷礦、殘餘的磷酸、氟化物、酸不溶物、有機質等。這些雜質中，氟和有機質的存在對磷石膏的資源化利用影響最大。磷石膏的粒徑一般為5～50μm，顆粒直徑分布較為集中，且磷石膏的形貌越規則，其粒徑就越大，磷石膏中雜質的含量就越少。磷石膏的化學成分還包括氧化鈣（CaO）、三氧化硫（SO3）、矽（SiO2）、鋁（Al2O3）、鐵（Fe2O3）、磷（P2O5）和氟（F）等。