องค์ประกอบทางแร่ของหินบะซอลต์โดดเด่นไปด้วยแร่เฟลด์สปาร์พวกแคลซิกแพลจิโอเคลส และอาจมีแร่โอลิวีนเป็นองค์ประกอบอยู่ด้วย มีแร่อื่นๆในปริมาณรองลงมาได้แก่เหล็กออกไซด์และเหล็ก-ไททาเนียมออกไซด์อย่างเช่นแมกนีไทต์ อัลโวสปิเนล และอิลเมไนต์ การมีองค์ประกอบของแร่ออกไซด์ดังกล่าวทำให้หินบะซอลต์สามารถมีคุณสมบัติเป็นแม่เหล็กได้เมื่อเย็นตัวลง และทำให้มีการศึกษาสนามแม่เหล็กโลกโบราณกันอย่างกว้างขวางจากหินบะซอลต์

ในหินบะซอลต์โธลีไอต์จะพบผลึกของแร่ไพรอกซีน ออไจต์ และออร์โธไพรอกซีนหรือพิจิโอไนต์และแพลจิโอเคลสแคลเซียมสูงได้ อาจพบผลึกของแร่โอลิวีนได้ด้วยซึ่งถ้ามีจะเกิดแร่พิจิโอไนต์บริเวณขอบโดยรอบของผลึกด้วย พื้นเนื้อของหินมีแร่ควอตซ์หรือทริดีไมต์หรือคริสโตบาไลต์แทรกอยู่ในเนื้อของหิน หินโธลีไอต์โอลิวีนมีแร่ออไจต์และออร์โธไพรอกซีนหรือพิจิโอไนต์กับโอลิวีนในปริมาณมากแต่ที่ขอบของแร่โอลิวีนอาจมีแร่ไพรอกซีนและดูเหมือนจะไม่ปรากฏในส่วนของพื้นเนื้อของหิน

โดยทั่วไปหินบะซอลต์อัลคาไลจะมีองค์ประกอบของแร่ที่ไม่มีแร่ออร์โธไพรอกซีนแต่จะมีแร่โอลิวีน ผลึกแร่เฟลด์สปาร์จะมีองค์ประกอบเป็นพวกแลบราโดไลต์จนถึงแอนดีซีน แร่อย่างอัลคาไลเฟลด์สปาร์ ลิวไซต์ เนฟีลีน โซดาไลต์ ไมก้าโฟโกไพต์ และอะพาไทต์อาจพบได้ในส่วนของพื้นเนื้อหิน

บะซอลต์มีจุดลิควิดัสและจุดโซลิดัสที่อุณหภูมิสูง โดยค่าอุณหภูมิที่พื้นผิวโลกอาจสูงเกือบ 1200 องศาเซลเซียสหรือสูงกว่า สำหรับจุดลิควิดัส และสูงเกือบถึง 1000 องศาเซลเซียสสำหรับจุดโซลิดัส ค่าอุณหภูมิเหล่านี้ถือว่าสูงกว่าของหินอัคนีอื่นๆทั่วไป

ส่วนใหญ่แล้วหินโธลีไอต์จะเกิดขึ้นที่ความลึกประมาณ 50-100 กิโลเมตรอยู่ในชั้นเนื้อโลก หินบะซอลต์อัลคาไลจำนวนมากอาจเกิดขึ้นที่ความลึกมากกว่านี้คือระหว่าง 150-200 กิโลเมตรทีเดียว ขณะที่แหล่งกำเนิดของหินบะซอลต์อะลูมินาสูงยังมีการถกเถียงกันอยู่ มีการวิเคราะห์ตีความกันว่ามันอาจเกิดจากการหลอมปฐมภูมิมาจากหินบะซอลต์ชนิดอื่น (เช่น Ozerov, 2000)