Бирюза встречается только в нескольких местах на земле: в сухих и бесплодных регионах, где кислые, богатые медью грунтовые воды просачиваются вниз и вступают в реакцию с минералами, содержащими фосфор и алюминий. Бирюзовый цвет в природе встречается очень часто.
Химически бирюза представляет собой гидратированный фосфат меди/алюминия агрегатной скрытокристаллической структуры. Есть только одно известное месторождение в Вирджинии, где бирюза находится в виде кристаллов от прозрачных до полупрозрачных. Образцы из этого места редки и приносят коллекционерам огромную цену.
Чаще всего бирюза представляет собой непрозрачные отложения в конкрециях, прожилках внутри вмещающих пород или в виде неглубоких корок на поверхности скал. Цвет варьируется от оттенков синего до сине-зеленого и желтовато-зеленого в зависимости от количества меди (добавляет синий цвет), хрома или ванадия (добавляет зеленый цвет) и железа (добавляет желтый цвет). Встречаются редкие экземпляры сине-фиолетового цвета, содержащие примеси стронция.