Montmorillonit ist ein häufig vorkommendes Mineral aus der Mineralklasse der „Silikate und Germanate“ mit der chemischen Zusammensetzung (Na,Ca)0,3(Al,Mg)2Si4O10(OH)2·nH2O und damit chemisch gesehen ein Natrium-Aluminium-Silikat mit einem variablen Anteil an Kristallwasser. Die in den runden Klammern angegebenen Elemente Calcium und Magnesium können sich in der Formel jeweils gegenseitig vertreten (Substitution, Diadochie), stehen jedoch immer im selben Mengenverhältnis zu den anderen Bestandteilen des Minerals. Strukturell gehört Montmorillonit zu den Schichtsilikaten.
Montmorillonit kristallisiert im monoklinen Kristallsystem, entwickelt jedoch nur mikroskopisch kleine, nadelige Kristalle, die gewöhnlich kompakte, massige Aggregate bilden. Auch Inklusionen (Einschlüsse) von Montmorillonit in Quarz sind bekannt. In reiner Form ist Montmorillonit weiß. Durch Fremdbeimengungen kann Montmorillonit aber auch gelblich bis rötlich, grünlich oder bläulich gefärbt sein. Die Strichfarbe ist allerdings immer weiß.
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