Сапфіри, як і будь-який природний дорогоцінний камінь, утворюються внаслідок різних змін, змішань та хімічних змін, які постійно відбуваються на землі. Сапфіри створюються внаслідок певних зрушень тепла та тиску, і їх можна знайти як у метаморфічних, так і в магматичних породах. Гірські породи, в яких можна знайти сапфіри, включають граніт, сланці, гнейси, нефалінові сієніти та багато інших. Вони також можуть знаходитися в родовищах алювію. Коли сапфіри утворюються природним шляхом, вони гексагональні і називаються корундом. Завдяки чудовій твердості сапфірів, що поступаються лише алмазу, вони високо цінуються.
Корунд можна знайти в найрізноманітніших кольорах; однак він вважається сапфіром лише тоді, коли він не червоний. Червоний корунд називають рубіном. Під час утворення корунду забарвлення каменю залежить від того, які мінерали присутні. Наприклад, коли присутні залізо, сапфіри можуть мати зелений або жовтий відтінок, тоді як присутність ванадію створюватиме фіолетові сапфіри. Найціннішими сапфірами є синій колір, що є результатом присутності титану при утворенні каменю.
З досягненнями науки і техніки були створені методи штучного вирощування кристалів сапфіра. Оригінальний процес був відкритий в 1902 р., І він складався з того, що порошок глинозему додавали до полум’я оксигену, яке, в свою чергу, спрямовувало вниз. Глинозем у цьому полум’ї повільно «осідає» у формі сльози, званої булем. Протягом цього процесу можна додавати різноманітні хімічні речовини для створення сапфірів з різними відтінками, а також червоних рубінів. Хоча інші процеси були відкриті з початку 1900-х років, саме ці штучні сапфіри відкрилися використання каменю в технологічних цілях, включаючи використання у склопакетах та як фокусуючі пристрої в лазери.