Montmorillonite merupakan mineral lempung yang mempunyai struktur serupa dengan illite yaitu terdiri atas satu lembaran gibbsite yang diikat dengan dua lembaran silica. Dalam montmorillonite terjadi penggantian isomorf aluminium dengan magnesium dan besi pada lembaran octahedral. Lapisan-lapisan antara octahedral diikat dengan ikatan yang relatif lemah, yaitu ikatan Van der Waals, yang menyebabkan bermuatan negatif dan air atau ion-ion yang dapat berpindah lainnya dapat ditarik sehingga dapat memisahkan tiap lapisan tersebut.
Kristal montmorillonite berukuran sangat kecil, tetapi mempunyai gaya tarik yang kuat terhadap air. Akibat perubahan volume, struktur ringan seperti jalan raya dapat menjadi rusak.
Montmorillonite merupakan anggota kelompok mineral clay. Umumnya montmorillonite membentuk kirstal mikroskopik atau setidaknya kristal micaceous berlapis sangat kecil. Kandungan air sangat bervariasi dan apabila air diabsorbsi, motmorillonite cenderung mengembang sampai beberapa kali volume awal. Sifat ini membuat montmorillonite menjadi mineral yang bermanfaat untuk berbagai tujuan.
Montmorillonite juga merupakan konstituen utama abu vulkanik yang disebut bentonit. Sebagai spesi mineral, montmorillonite tidak mendapat banyak perhatian. Sampel montmorillonite murni bersifat massive, pucat dan sangat tidak menarik.
Struktur montmorillonite seperti halnya pilosilikat 2:1 yang lain tersusun dari lapisan tetrahedral yang mengapit lapisan oktahedral. Secara alami struktur montmorillonite mengalami proses substitusi isomorfis, dimana posisi Al3+ digantikan oleh Mg2+/Fe3+/Fe2+ dan Si4+ digantikan Al3+. Sebagai konsekuensinya terdapat netto muatan negatif pada permukaan dan harus dinetralkan oleh kation lain, kation ini
disebut kation interlayer (exchangeable cations).
