La composition chimique principale des billes flottantes est constituée d'oxydes de silicium et d'aluminium. La teneur en dioxyde de silicium est d'environ 50 à 65 %, et celle en oxyde d'aluminium d'environ 25 à 35 %. Le point de fusion du silicium atteignant 1725 °C et celui de l'alumine 2050 °C, ce sont des matériaux hautement réfractaires. De ce fait, les billes flottantes présentent une réfractarité très élevée, généralement jusqu'à 1600-1700 °C, ce qui en fait d'excellents réfractaires haute performance. Elles sont également légères et offrent une bonne isolation thermique. La paroi des billes flottantes est fine et creuse, la cavité étant semi-vide et ne contenant que de très faibles quantités de gaz (N₂, H₂ et CO₂, etc.). La conduction thermique y est donc très lente et très faible. Par conséquent, les billes flottantes sont non seulement légères (poids volumique de 250 à 450 kg/m3), mais aussi d'excellentes propriétés d'isolation thermique (conductivité thermique de 0,08 à 0,1 à température ambiante), ce qui leur permet de jouer un rôle important dans le domaine des matériaux d'isolation thermique légers.

Dureté et résistance élevées. Composées d'un corps vitreux dur formé d'une phase minérale de silice-alumine (quartz et mullite), les billes flottantes présentent une dureté pouvant atteindre 6 à 7 sur l'échelle de Mohs, une résistance à la pression statique de 70 à 140 MPa et une densité réelle de 2,10 à 2,20 g/cm³, équivalente à celle de la roche. Elles possèdent donc une résistance élevée. En général, les matériaux poreux ou creux légers tels que la perlite, la roche bouillante, la diatomite, la sépiolite et la vermiculite expansée ont une dureté et une résistance faibles. Les produits d'isolation thermique ou les réfractaires légers qui en sont issus souffrent d'une faible résistance. Leurs inconvénients sont précisément les atouts des billes flottantes, ce qui leur confère un avantage concurrentiel certain et des applications plus larges. Leur granulométrie est fine et leur surface spécifique importante. La taille naturelle des billes flottantes est de 1 à 250 µm. Leur surface spécifique, de 300 à 360 cm²/g, est similaire à celle du ciment. Elles peuvent donc être utilisées directement sans broyage.

La finesse des particules permet de répondre aux exigences de divers produits. D'autres matériaux d'isolation thermique légers, comme la perlite, présentent généralement une granulométrie plus importante. Leur broyage augmente considérablement leur volume, réduisant ainsi fortement leurs propriétés d'isolation thermique. À cet égard, les billes flottantes offrent des avantages considérables. Elles constituent un excellent isolant électrique et sont non conductrices. Alors que la résistance d'un isolant diminue généralement avec l'augmentation de la température, celle des billes flottantes augmente. Cet avantage est unique et permet de fabriquer des produits isolants fonctionnant à haute température.