立方氮化硼晶体中原子结合方式与金刚石一样，都是 sp 3 杂化的正四面体结构。每个原子与四个异类原子以共价键相互联结，四个键长相等，均为 0.156nm ，键角为 109 ° 23 ′。立方氮化硼与金刚石在性能上也很相似。它的硬度和耐磨性都很高，导热性和电绝缘性同样出色。同时， CBN 不受酸、强氧化剂作用，并且当温度不很高时，碱的作用也不明显。

立方氮化硼的热稳定性比金刚石高，这是它得以发展的根本原因之一。有些金刚石在 600 ℃以上就开始碳化，而 CBN 则不同。当温度达到 900 ℃时， CBN 重量稍有增加——表面生成氧化膜（ B 2 O 3 ），这层薄膜有防止内部继续氧化的作用。当超过 1200 ℃的时候，重量才开始减轻，到 1400 ℃时转变成六方氮化硼（ hBN ）。以上是在空气中的变化。若是在水蒸气中加热，从 900 ℃的时候开始失重， CBN 被分解，并与水生成硼酸和氨，即BN ＋ 3H 2 O ＝ H 3 BO 3 ＋ NH 3

这一特性要求 CBN 砂轮一般不能使用水溶性的冷却液，而应当使用无水的矿物油作为冷却液。