方解石的化学分子式为CaCO3，其理论化学组成为：CaO 56.03%，CO2 43.97%，属三方晶系，无色或白色，有时被铁、锰、铜等元素染成浅黄色、浅红色、紫色、褐色等。
天然大理石又称云石，是重结晶的石灰岩，主要成分是CaCO?。石灰岩在高温高压下变软，并在所含矿物质发生变化时重新结晶形成大理石。主要成分是钙和白云石，颜色很多，通常有明显的花纹，矿物颗粒很多。摩氏硬度在3到5之间，一般呈立方体。
石灰石的主要化学成分为CaCO?，以方解石微粒状呈现，晶体形态复杂，常呈偏三角面体及菱面体，浅灰或青灰色，莫氏硬度3~4，密度2.5~2.8g/cm3。
三者的主要成分均为CaCO3，相较之下，方解石的含钙量稍高于大理石和石灰石，好的方解石含钙量可以达到99%以上。
我国方解石、大理石、石灰石资源均很丰富，尤其是方解石，天然碳酸钙中常见的就是它。而且中国是世界上出产优质方解石的五大国之一，分布也相对集中，主要分布在广西，江西，湖南一带;天然大理石资源遍及全国各地，但是人造大理石的主要成分已经不是碳酸钙了，两者不能混淆。
方解石、大理石、石灰石矿石经粉磨后直接成为重质碳酸钙填料，因此对矿石的纯度与白度要求极高，氧化钙的含量要求几乎靠近理论值。所以，并不是一般的石灰岩和大理岩都可以作为重质碳酸钙原料的，特别需要注意的是钙含量高的石灰石才能做重钙。
加工工艺对比
其一，工业上一般不对方解石进行机械选矿加工，只进行简单的洗矿和手选;对于石灰石一般也只是需要进行简单的洗矿，不需要采用复杂的选矿工艺进行提纯;相较之下，大理石色调丰富，种类繁多，选矿加工相较方解石与石灰石复杂一些。
其二，方解石的莫氏硬度为3，相较于大理石与石灰石要低一些，所以，同样功率的粉碎设备，加工方解石的效率要高于加工大理石和石灰石的效率。
其三，方解石的超细粉碎工艺主要有干法和湿法两种。干法工艺一般用于生产d97≥3~5μm的产品，湿法工艺一般用生产d97≤3~5μm(d90≤2μm)的产品;石灰石一般采用干式粉碎工艺。
用途差异分析
首先，三者之中，用方解石加工的重质碳酸钙是目前有机高聚物基材料中用量比较大的无机填料。方解石的矿石品质结晶解理都很好，做成粉后粉体的分散性，流动性，粒径分布以及粉体的吸油值、遮盖率都比大理石要好。好的方解石粉白度可以做到95-97以上(400目粉)，大理石白度则偏低一些，好一点的大约在93-96(400目)。
其次，技术指标要求因应用领域不同而异，方解石、石灰石、大理石在不同领域所起作用亦不同。如塑料制品，塑料制品对用方解石为原料加工的重质碳酸钙的技术指标要求主要是化学成分(CaCO?或CaO含量、盐酸不溶物、铁及重金属含量)、粒度大小与粒度分布、白度等;涂料油墨中一般要求CaCO3≥97%，白度≥90。
由于方解石和大理石所含微量金属元素的不同，粉体所呈现出来的色泽也不同，方解石粉填充于塑料中做出来的产品会表现奶黄色或奶红色(也即业界所说的磁白色，乳白色)，色泽柔和，遮盖力较好。
此外，由于方解石和大理石晶体结构不同，填充于塑料制品后拉伸力和抗冲击力会有一定的差别。方解石属于六方晶系，晶体一般呈枣核形，长短径比较大;大理石晶体一般呈立方体形，长短径比较小。长短径比较大的粉体填充于塑料中有一定的补强作用，塑料制品拉伸力和抗冲击力等力学性能较好。如同样粒度分布的方解石重钙和大理石重钙在相同的配方条件下填充PVC管材型材等制品，大理石粉比方解石粉做出来的制品比较容易脆，韧性较差。
再者，重质碳酸钙产品质量优劣很大程度上源于原料的品位。例如造纸行业，造纸约占据了重钙40%的市场份额，造纸用重质碳酸钙的原料一般根据矿石的物理性能和化学成份情况，尤其是依据矿石的硬度状况。选用矿石硬度越低性质越软的重质碳酸钙原料对造纸行业来说越有利，因为它的磨耗值较低，对保护和延长造纸机的滤网、刀头等部件的寿命越有利。
目前，欧洲等发达国家一般均选用纯度高、白度好的优质白垩土作为造纸用重质碳酸钙的首选原料。但在我国由于地质成因等情况的不同，很少有储量大的优质白垩土，现大多采用储量丰富的高白度、高纯度的大理石和方解石作为造纸用重质碳酸钙的主要原料。
此外，相较于重质碳酸钙的制备，石灰石更主要的是用来制备轻质碳酸钙。除了制备普通轻质碳酸钙，石灰石还可以制备超细碳酸钙和纳米碳酸钙，通过表面改性还可以制备超细活性碳酸钙，用做橡胶、塑料、纸张、牙膏、化妆品等的填充料。
