研究发现，贝壳的形成是一种生物矿化过程，即以少量有机大分子为模板进行分子操作，高度有序地组合形成有机材料的过程。
研究表明，贝壳主要由无机相和有机相组成，无机相是约95～99.9%的方解石、文石、球霰石及非晶型)相同室温条件下，方解石是三种晶型中最稳定的形态，文石相对稳定，球霰石则最不稳定。有机相由约0.1～5%的有机质(蛋白质、糖蛋白、多糖、几丁质和脂质等)组成，主要可以分为酸(水或EDTA)可溶性组分、酸不溶-变性剂可溶组分和酸不溶-变性剂不溶组分。进一步研究表明，贝壳主要含钙、碳、氧、氢、锶、镁等元素，其中锶和镁的含量主要与贝的种类有关
在世界各地沙滩发现的贝壳，大多数是软体动物的残骸，软体动物用碳酸钙构建外壳，用作保护它们身体柔软的部分，不同动物分泌的物质不同，形成的外壳也因而不一样。
随著软体动物变大，就会利用包裹在身体外的外套膜分泌钙质，钙质不断堆积起来，外壳也慢慢形成生长线，动物学家可以用它来估计个体的年龄和环境质量，就像树木检测年轮一样，贝壳的颜色则会因为动物饮食的物质而变得不一样。
当软体动物被捕杀者进食后，软体部分流失或腐坏，最后只剩下被冲上海岸的外壳，就成为了大家所收集的贝壳。
