Naar hun samenstelling worden de meteorieten verdeeld in steenmeteorieten (92%), steenijzers (1%) en ijzermeteorieten (7%). In sommige meteorieten zijn aminozuren gevonden, de bouwstenen van eiwitten, en in sommige verschillende vormen van koolstof, die afkomstig moet zijn van sterren.

De steenmeteorieten worden ook aërolieten genoemd en zijn onderverdeeld in chondrieten en achondrieten. Zij bevatten silicaten, vooral bronziet, enstatiet en olivien, voorts glas en een weinig metaal. De meerderheid bestaat uit chondrieten, die kleine harde korrels met meestal radiaal-vezelige structuur bevatten: chondren (mineraal-, glas- of metaalopeenhopingen) die in een kristallijn gesteente liggen. Ook bevatten chondrieten de zogeheten calcium- en aluminiumrijke inclusies (CAI’s). Deze zijn ongeveer 2 miljoen jaar ouder dan chondren en hebben een andere scheikundige samenstelling.

De achondrieten bevatten geen chondren en CAI’s. Beide soorten worden in allerlei klassen onderverdeeld. Steenmeteorieten bezitten een dunne zwarte smeltkorst en soms op hun oppervlak holten, die eruitzien alsof ze er met een vinger in gedrukt zijn.

De steenijzers heten siderolieten en de ijzermeteorieten noemt men ook wel siderieten. Zij worden onderverdeeld in octahedrieten, hexahedrieten en ataxieten. De meeste behoren tot de eerste klasse, die uit lamellen van nikkelijzer zijn gebouwd, die evenwijdig aan de vlakken van de octaëder vergroeid zijn. De structuur van de octahedrieten verschijnt op een geslepen vlak na etsing. In het algemeen zullen daarop vier richtingen van lamellen zichtbaar worden, maar ingeval de doorsnede evenwijdig aan een van de octaëdervlakken loopt, slechts drie richtingen, die elkaar volgens hoeken van 60° snijden. Deze etsfiguren worden Widmanstättenpatronen genoemd. Een volledige lamel van nikkelijzer bestaat uit een stuk kamaciet (balkijzer), dat aan weerszijden door dunne banden van teniet (bandijzer) is omgeven. Tussen de lamellen ligt plesiet (opvullingsijzer), dat een eutektisch mengsel van kamaciet en teniet is. Kamaciet is nikkelarm, teniet nikkelrijk; het gemiddelde Ni-gehalte is ca. 8%. Een gedeelte van het nikkel is steeds door kobalt vervangen. In het nikkelijzer treden gewoonlijk insluitsels op, waarvan troiliet (FeS) het bekendste is. Ook schreibersiet wordt vrij veelvuldig gevonden. Bij ijzermeteorieten zijn de oppervlakteholten duidelijker dan bij steenmeteorieten. Merkwaardig is de afwezigheid, resp. zeldzaamheid van de ‘gewone’ mineralen van onze aardkorst: kwarts, de glimmergroep en de amfiboolgroep.