Au point de vue chimique, ces roches forment un groupe très homogène, caractérisé par l'abondance de silice (67 à 70%), une teneur très faible en alumine (6 à 10%°) et une forte proportion d'alcalis (10 à 12%), parmi lesquels prédomine surtout la soude (6,3 à 7,7 %). Malgré la proportion élevée de la silice dans ces roches, il n'y existe généralement pas de quartz, en sorte que l'excès manifeste de silice doit se trouver dans la pâte vitreuse. 

Par leur forte teneur en soude, caractère très important et caractéristique d'un petit nombre de roches très spéciales, les pantellérites se rapprochent surtout des trachytes sodiques ou des phonolithes, dont elles ne diffèrent guère que par l'excès de silice, plutôt que des pophyres quartzifères ou des ryolithes, dont on les rapproche aussi parce qu'elles présentent la même teneur en silice, sans tenir compte de la proportion relative des autres éléments chimiques. (L. Bertrand).