Электронная формула атома кальция 20Са0 1s22s22p63s23p64s2.
Электронная формула его иона 12Са2+ 1s22s22p63s23p64s0.
В растворе ионы кальция Са2+ гидратированы и не имеют окраски, однако летучие соединения окрашивают пламя в оранжево-красный цвет.
На воздухе кальций тотчас покрывается пленкой в состав которой могут входить: оксид (СаО), пероксид (СаО2) и нитрид (Ca3N2). Кальции является очень активным металлом, его электродный потенциал −2,87 В. Поэтому его хранят под слоем керосина или в атмосфере инертного газа.
Кальций реагирует с водой по уравнению:
Са + 2Н2О = Са(ОН)2 + Н2.
Малая скорость разложения кальцием воды объясняется малой растворимостью гидроксида кальция, образующеюся на поверхности металла. С повышением температуры растворимость Са(ОН)2 еще больше уменьшается вследствие образования кристаллогидратов.
Обычно оксид кальция СаО получают при термическом разложении карбоната кальция:
СаCO3 
СаO + СО2 − 178 кДж/моль.
В зависимости от природных форм карбоната кальция (структура, состав, вид и количество примесей) температуры разложения его могут несколько отличаться Полученный термическим разложением природных форм СаCO3 оксид кальция называют негашеной известью или «кипелкой», которая может содержать примеси.
Оксид кальция энергично реагирует с водой с выделением теплоты, образуя гидроксид кальция:
СаО + Н2О = Са(ОН)2 + 65,3 кДж/моль.
(гашёная известь)
Гидроксид кальция − сильное основание, мало растворимое в воде. Насыщенный раствор гидроксида кальция называется известковой водой и имеет щелочную реакцию (pH>7). На воздухе известковая вода быстро мутнеет из-а поглощения из воздуха оксида углерода (IV) и образования нерастворимого карбоната кальция:
Са(ОН) + СО2 = CaCO3 + Н2О.
Гашёную известь широко используют в строительстве: для изготовления известкового раствора; при проведении побелки разных помещений; для смягчения жесткой воды; в бетонах невысоких марок, которые используются в сухих помещениях; в производстве кирпича, газосиликатных блоков; для изготовления сухих строительных смесей (штукатурки, затирки, шпатлевки).
При взаимодействии с кислотами оксид и гидроксид кальция образуют соответствующие соли. Соли с анионами Сl−, Br−, I− и 
хорошо растворимы в воде, напротив, с анионами F−, 
, 
и 
− малорастворимы. Крайне малой растворимостью оксалата кальция СаС2О4 пользуются для обнаружения следов этого элемента, например, в обычной питьевой воде
Если карбонат кальция малорастворимая соль, то гидрокарбонат кальция Са(HCO3)2 хорошо растворим в воде. В природных условиях гидрокарбонат кальция получается, когда породы, содержащие СаСО3, подвергаются воздействию воды и растворенного в ней оксида углерода (IV):
СаCO3 + СО2 + Н2О = Са(HCO3)2.
Присутствие гидрокарбоната кальция в воде вызывает временную жёсткость воды. Реакцию, протекающую в природных условиях, можно воспроизвести и в лабораторных условиях, насыщая известковую воду оксидом углерода (IV). Для карбоната СаCO3 не характерно образование кристаллогидратов.
Напротив, нитрат кальция выделяется в виде кристаллогидрата Са(NO3)2∙4Н2О. Также в виде кристаллогидрата получается и сульфат кальция СаSO4∙2Н2О − гипс. Двухводный гипс способен при нагревании терять (частично или полностью) воду, переходя в СаSO4∙0,5Н2О (полуводный гипс, нагрев до 180 °С) и СаSO4 (растворимая безводная форма – ангидрит, не выше 400 °С).
Полуводный гипс и безводный сульфат кальция способны вновь присоединять воду, образуя СаSO4∙2Н2О в виде твердого камневидного тела. На этом основано применение полуводного гипса и ангидрита в качестве вяжущих строительных материалов, а также использование полуводного гипса в медицине (гипсовые повязки).