本族矿物的化学式通式为AB2X4。A代表二价的镁、铁、锌和锰；埋伏肆B代表三价的铁、铝、铬。本族的矿物之间，广泛发育类质同像置换。
根据尖晶石族矿物成分中三价阳离子的不同，分为下列三个系列：
（1）尖晶石系列（铝－尖晶石）：三价阳离子为Al，包括尖晶石、铁镁尖晶石和铁尖晶石等。
（2）磁铁矿系列（铁－尖晶石）：三价阳离子为Fe，包括镁铁矿、磁铁矿、镍磁铁矿和锰磁铁矿等。
（3）铬铁矿系列（铬－尖晶石）：三价阳离子为Cr，包括镁铬铁矿、铬铁矿和亚铁铬铁矿等。
上述的三个系列之间，铬铁矿系列与磁铁矿系列之间为连续的类质同像；铬铁矿系列与尖晶石系列之间为不连续的类质同像；尖晶石系列与磁铁矿系列之间不发生类质同像。
本族矿物属于尖晶石型结构（包括正常尖晶石和倒置尖晶石两种结构类型）。
尖晶石Spinel―MgAl2O4
晶体参数 等轴晶系；对称型m3m。空间群Fd3m;a0＝0.809nm;Z=8。
成分与结构 MgO 28.2%,Al2O371.8%。常含Fe、Zn、Mn和Cr等。晶体结构属正常尖晶石型。如图10-19B，氧离子呈立方紧密堆积，其单位晶胞中有64个四面体空隙（为A占据）和32个八面体空隙（为B占据）。但二价阳离子（A）仅充填1/8的四面体空隙，三价阳离子（B）仅充填1/2的八面体空隙。结构呈现配位四面体与配位八面体共角顶相连接。如图10-19A，沿三次轴[111］方向，由配位四面体和配位八面体共同组成的层与配位八面体层交替排列，层之间的连接由配位四面体与配位八面体共角顶相连而成。此结构（包括倒置尖晶石结构）反映在形态上通常呈八面体、菱形十二面体晶形，而在物理性质上则为硬度高、无解理等特征。
图10-19 尖晶石的晶体结构
A―沿三次轴[111］方向，由配位四面体和配位八面体共同组成的层与配位八面体层交替排列；B―配位四厅散面体与配位八面体共角顶相连（黑球为八面体配位；小灰球为四面体配位；大白球为氧离子）
（据Klein等.2007）
形态 常呈八面体，有时为八面体与菱形十二面体的聚形。双晶依（111）呈尖晶石弯轿律接触双晶（图10-20）。
物理性质 无色者少见，通常呈红色（含Cr）、绿色（含Fe2+）或褐黑色（含Fe2＋和Fe3＋）；
玻璃光泽。硬度8；偶见平行{111}裂理。密度3.55g/cm3。
图10-20 尖晶石的双晶
（据Berry等，1983，修改）
鉴定特征 八面体晶形、尖晶石律接触双晶和高硬度。
成因与产状 尖晶石形成于侵入岩与白云岩或镁质灰岩的接触交代带中，与镁橄榄石、透辉石等共生。在富铝贫硅的泥质岩的热变质带亦可产生尖晶石。作为副矿物，见于基性、超基性火成岩中。此外，常见于砂矿中。尖晶石的主要生产国有缅甸、斯里兰卡、柬埔寨和泰国。古人常把红色尖晶石误认为红宝石。如“铁木尔红宝石”、镶在英王皇冠上的“黑太子红宝石”，以及我国清朝的亲王至一品大官的顶戴等。
主要用途 透明色美者作为宝石。
磁铁矿Magnetite―FeFe2O4
晶体参数 等轴晶系；对称型m3m。空间群Fd3m;a0＝0.840nm;Z=8。
成分与结构 Fe 72.4%,O 27.6%。常含Mg、Mn、Ti、V、Cr等元素。其中Mg2＋、Mn2＋类质同像置换磁铁矿成分中的Fe2＋。磁铁矿成分中Ti的含量比较灵敏地指示着磁铁矿的成因：岩浆成因者，Ti含量最高，常形成钛磁铁矿，其成分中TiO2可达12%～16%；接触交代成因和热液成因者，其成分中Ti的含量显著降低；沉积变质成因者，Ti的含量最低。V3＋类质同像置换磁铁矿中的Fe3＋而形成钒磁铁矿Fe2+（Fe3＋,V3+）2O4，其成分中V2O3含量可达8.8%。在磁铁矿－铬铁矿类质同像系列中，铬磁铁矿成分中的Cr2O3可达12%。磁铁矿的晶体结构属于倒置尖晶石结构。它与正常尖晶石结构的差别在于：结构中半数的三价阳离子充填1/8的四面体空隙，另外半数的三价阳离子和二价阳离子一起充填1/2的八面体空隙。倒置尖晶石型结构涉及晶体场中八面体位置择位能（OSPE）,OSPE是指某过渡型离子进入到八面体配位的晶体场中所获得的晶体场稳定能与进入到四面体配位的晶体场中所获得的晶体场稳定能之间的差值。在磁铁矿中，Fe2＋的OSPE要比Fe3+的OSPE大，因而此时Fe2＋便优先占据八面体配位位置，对于Fe3＋，一半进入八面体配位位置，而另一半则进入到四面体配位位置。
形态 晶形常呈八面体（图10-21），较少呈菱形十二面体。在菱形十二面体晶面上常见沿长对角线方向分布的晶面条纹。双晶依（111）呈尖晶石律接触双晶。集合体常呈致密块状和粒状。
图10-21 磁铁矿晶体（瑞士）
（据Johnsen,2002）
物理性质 铁黑色；条痕黑色；半金属光泽；不透明。硬度6；有时具{111}裂理；性脆。密度5.20g/cm3。具强磁性。
鉴定特征 以其晶形、黑色条痕和强磁性可与其相似的赤铁矿、铬铁矿相区别。
成因与产状 磁铁矿是岩浆成因铁矿床、接触交代铁矿床、气化－高温含稀土铁矿床、沉积变质铁矿床，以及与火山作用有关的铁矿床中的主要铁矿物。在火成岩中常呈副矿物出现。此外，常见于砂矿中。在外界条件下，当氧的浓度减小时，赤铁矿可以还原为磁铁矿，如果仍保持赤铁矿的晶形，则这种磁铁矿特称为穆磁铁矿（mushketovite）。我国磁铁矿的产地很多，其中的矿床以四川攀枝花岩浆成因铁矿床、辽宁沉积变质铁矿床、湖北大冶接触交代铁矿床等最为著名。
主要用途 磁铁矿为提炼铁的矿物原料之一，其中所含的钒、钛、铬元素可综合利用。
铬铁矿Chromite―Fe Cr2O4
晶体参数 等轴晶系；对称型m3m。空间群Fd3m;a0＝0.836nm;Z=8。
成分与结构 FeO 32.0%,Cr2O368.0%。常有Mg替代Fe2＋,Al和Fe3＋替代Cr。在铬铁矿和镁铬铁矿（MgCr2O4）之间组成固溶体。其晶体结构属于正常尖晶石型。
形态 呈八面体晶形，但极少见。通常呈粒状和块状集合体。
物理性质 黑色；条痕褐色；半金属光泽；不透明。硬度5.5～6.5；密度4.3～4.8g/cm3。具弱磁性。
鉴定特征 以其黑色、条痕褐色、硬度大和产于超基性岩中为鉴定特征。
成因与产状 岩浆成因者，常产于超基性岩中，与橄榄石共生。也见于砂矿中。我国铬铁矿的主要产地分布在甘肃、西藏、青海和四川等省（自治区）。
主要用途 提炼铬的唯一矿物原料。富含铁的劣质矿石可供制作高级耐火材料。