纯橄岩为黄绿色，中至粗粒结构，块状构造，矿物组成主要为橄榄石，少量为辉石，副矿物为尖晶石，橄榄石为淡黄绿色，粒状，辉石为翠绿色（铬透辉石）或黑色（顽火辉石），短柱状。

纯橄岩在表生条件下极易风化而呈松散状。

纯橄岩混有辉石形成辉橄岩，因常有铬透辉石和顽火辉石故称二辉橄榄岩。二辉橄榄岩是全球上地幔的标准成分，所以二辉橄榄岩又被称为原始地幔的样品。我国福建明溪、浙江龙游、河北张家口等地的玄武岩中均存在石榴石二辉橄榄岩包体。