Химическая формула опала SiO₂ × nH₂O, содержание воды переменно. Со временем опал теряет часть воды (стареет) и превращается в халцедон.

В зависимости от свойств различают довольно значительное число разновидностей опалов. Наиболее ценным является благородный опал, отличающийся радужной красивой игрой цветов, изменяющихся с поворотом камня. Такая особенность связана с его внутренней структурой, представляющей собой расположенные в определенном порядке (наподобие пчелиных сот) мелкие одинаковые шарики кремнезема. Изучение свойств и структуры природных опалов привело к научным открытиям, сделавшим возможным его синтез в лабораторных условиях. В основной своей массе опал образуется в поверхностных условиях при разложении силикатов в процессе выветривания. Обычно он наблюдается в плотных стеклоподобных массах. Кроме того, опал является главной составной частью некоторых живых организмов, слагая панцири диатомей, спикулы губок, скелеты радиолярий, некоторых фораминифер и мшанок.

Благодаря наличию кремнезема скелеты этих организмов в большинстве случаев прекрасно сохраняются в ископаемом состоянии даже в древнейших отложениях.

Встречается опал на всех континентах, однако 97% всей мировой добычи благородного опала приходится на месторождения Австралии.

В 2008 г. НАСА объявила, что обнаружила опалы на Марсе.