تتكون تركيبة الحجر الأسود بشكل أساسي من

بازلت

، وهو صخر بركاني ناري. ومع ذلك، فإن تحليله الكيميائي الدقيق صعب بسبب عدم إمكانية أخذ عينات منه بشكل مباشر وتعرضه لعوامل التعرية والتلف على مر القرون.

يعتقد بعض العلماء أن الحجر الأسود يحتوي على نسبة عالية من

ثاني أكسيد السيليكون

وبعض المعادن الأخرى، لكن لا توجد دراسات نهائية أو تحليلات دقيقة لتحديد مكوناته بدقة متناهية. وتشكل الإضافات من الرمال والترسبات الأخرى التي التصقت به عبر القرون جزءًا من تركيبه الحالي. لذلك، وصفه بـ "بازلت" هو وصف تقريبي يعتمد على مظهره الخارجي.