銅鏽的形成是一個複雜的化學反應過程，主要發生在銅合金與空氣、土壤、水和微生物等環境因素的長期接觸中。古代銅器通常是銅、錫、鉛的合金，這些合金在地下長期埋藏時，會與土壤中的水和微量化學物質發生化學反應。這種反應包括銅的氧化物、硫化物、鹼式鹽等的形成，從而導致銅鏽的產生。
銅鏽的化學成分非常複雜，包括多種不同的礦物形態，如紅色的赤銅礦（Cu2O）、黑色的黑銅礦（CuO）、灰色的灰銅礦（Cu2S）、靛藍色的靛銅礦（CuS）、藍色的藍銅礦（2CuCO3·Cu(OH)2）和膽礬（CuSO4·5H2O）、綠色的孔雀石（CuCO3·Cu(OH)2）、灰白色的錫石（SnO2）、白色的氯化亞銅（CuCl）和碳酸鉛（PbCO3）等。這些礦物形成層狀或點狀的腐蝕現象，與銅器緊密結合，有些鏽蝕與銅器結合得非常牢固。
銅鏽的形成過程是緩慢的，符合能量最低原理，即銅合金的一部分在化學反應中回到了冶煉前的單質礦物狀態。在空氣、水和二氧化碳的作用下，銅的表面可能開始慢慢生成綠色的鹼式碳酸銅（銅綠），這是銅生鏽過程中的一個常見現象。由於青銅是銅的合金，其生鏽過程比純銅更為緩慢。