金綠寶石顏色通常為淺—中等的黃色至黃綠色、灰綠色、褐色至黃褐色以及罕見的淺藍色；貓眼主要為黃色一黃綠色、灰綠色、褐色一褐黃色；變石通常在日光下為帶有黃色色調、褐色色調、灰色色調或藍色色調的綠色(例如：黃綠、褐綠、灰綠、藍綠)，而在白熾燈光下則呈現橙色或褐紅色一紫紅色；變石貓眼呈現出藍綠色和紫褐色。
金綠寶石礦物為光性非均質體，二軸晶，正光性。金綠寶石的光澤通常為玻璃光澤至亞金剛光澤，透明度通常為透明一不透明；貓眼的光澤多為玻璃光澤，呈亞透明一半透明；變石拋光面光澤為玻璃光澤至亞金剛光澤，斷口呈現玻璃一油脂光澤，而透明度通常為透明。
金綠寶石的多色性為三色性，呈弱至中等的黃、綠和褐色。淺綠黃色金綠寶石多色性較弱，而褐色金綠寶石多色性略強。貓眼的多色性較弱，呈現黃一黃綠一橙色。變石的多色性很強，表現為綠色，橙黃色和紫紅色。
金綠寶石在紫外螢光燈下，長波時無螢光；短波時，黃色和綠黃色寶石一般為無至黃綠色螢光。其中，富鐵的黃色、褐色和暗綠色金綠寶石在紫外線和X射線照射下不發螢光。某些淺綠黃色金綠寶石在短波紫外線照射下發出弱的綠色螢光。其他顏色的金綠寶石不發螢光。
貓眼在長短波紫外線下通常無螢光。變石在長短波紫外線下發無一中等強度的紫紅色螢光，在X射線照射下發暗淡的紅色螢光，陰極射線下發橙色螢光。使用交叉濾色片法可見變石的紅色螢光。變石貓眼在紫外螢光燈的照射下呈現強度為弱至中的紅色螢光。
金綠寶石的黃色和黃綠色起因於金綠寶石礦物中含有微量Fe3+元素，貓眼的顏色主要也是起因於寶石中含Fe3+元素。在金綠寶石礦物中，通常出現貓眼效應和變色效應，而星光效應極少出現。更為珍貴的是一顆金綠寶石上既可出現貓眼效應，又可出現變色效應的變石貓眼。
金綠寶石內部主要含有指紋狀包體，也可見絲狀物。金綠寶石中的固體包體包括雲母、陽起石、針鐵礦、石英和磷灰石，原生和次生兩相或三相包體也常見，可能含有水和二氧化碳。透明寶石可見階梯狀滑動面或雙晶紋，這些面有時採用側光照明才可見。黃色和褐色金綠寶石顯示出各種類型的內部特徵，最常見的是兩相包體、平直的充液空穴和長管。
貓眼內部主要含有大量平行排列的絲狀金紅石包體或管狀包體。
變石內部主要含有指紋狀包體及絲狀物。原蘇聯產變石的內部特徵常由指紋狀和類似於紅寶石中的包體組成，變石可含有以上金綠寶石和貓眼所提及的包體
金綠寶石根據其特殊光學效應的有無可分為以下品種。
1.金綠寶石
指沒有任何特殊光學效應的金綠寶石。
2.貓眼
具有貓眼效應的金綠寶石稱之為貓眼。
在光線照射下，金綠寶石貓眼表面呈現的一條明亮光帶，光帶隨著寶石或光線的轉動而移動：另一種有趣的現象是，當把貓眼放在兩個光源下，隨著寶石的轉動，眼線會出現張開與閉合的現象，宛如靈活而明亮的貓的眼睛。目前，只有這種金綠寶石的貓眼無須註明礦物種而直稱「貓眼」。能產生貓眼效應的其他一些寶石，包括石英、電氣石、綠柱石及磷灰石等，不能將這些寶石直稱為「貓眼」，應稱為「石英貓眼」、「電氣石貓眼」等。
貓眼有許多俗稱，如錫蘭貓眼、東方貓眼，也有稱之為貓睛、貓精、波光石或金綠玉的。為了區別於其他具有貓眼效應的寶石，民間還將貓眼效應最為完美的金綠寶石磨製的貓叫做「真貓眼石」。
貓眼之所以產生貓眼效應，主要由於金綠寶石礦物內部存在的大量細小、密集，平行排列的絲狀金紅石或管狀包體，絲狀物的排列方向平行於金綠寶石礦物晶體Z軸方向。由於金綠寶石本身與金紅石包體在折射率上的校大差別、使入射到寶石內的光線經金紅石包體反射出來，經特別定向切磨後，反射光集中成一條光帶而形成貓眼現象。金綠寶石中絲狀物含量越高，寶石越不透明，貓眼效應越明顯，反之，金綠寶石越透明，貓眼效應越不明顯。
貓眼可呈現多種顏色，如蜜黃、黃綠、褐綠、黃褐、褐色等。貓眼寶石在聚光光源下，寶石的向光一半呈現其體色，而另一半則呈現乳白色。
3.變石
具有變色效應的金綠寶石稱之為變石。變石在商業界稱為亞歷山大石，變石在日光或日光燈下呈現為綠色色調為主的顏色，而在白熾燈光下或燭光下則呈現出紅色色調為主的顏色，因此被譽為「白晝裡的祖母綠，黑夜裡的紅寶石」。據傳說，在1830年，俄國沙皇亞歷山大二世，在他生日的那天，發現了變石，故將這塊寶石命名為亞歷山大石，變石的英文 Alexandrite即出於此。著名的產地是俄羅斯烏拉爾山脈。
4．變石貓眼
變石貓眼是同時具有變色效應及貓眼效應的金綠寶石。變石貓眼既含有產生變色效應的鉻元素，又含有大量絲狀包體以產生貓眼效應。變石貓眼是一種更珍貴、更稀罕的寶石品種。
5．星光金綠寶石
具星光效應的金綠寶石稱為星光金綠寶石。星光金綠寶石通常為四射星光，其星光產生的原因之一是在金綠寶石中同時存在兩組互相近於垂直排列的包體，其中一組為金紅石絲狀包體，而另一組為細密的氣液管狀包體。這種星光金綠寶石的存在同時證明金綠寶石貓眼效應的形成有兩種原因，即貓眼效應既可由金紅石包體形成，也可由氣液包體形成。