Calcium gehört zu den häufigsten Elementen der Erde und ist mit 3,4% nach Fe und Al das dritthäufigste Metall in der Erdkruste.[2] Aufgrund seiner niedrigen Elektronegativität findet man es in der Natur ausschließlich in kationischer Form (Ca²⁺) als Carbonat, Sulphat, Silicat, Phosphat oder Fluorit. Die schwere oder nahezu völlige Wasserunlöslichkeit der meisten Calciumsalze ist mit ein Grund, warum gigantische Gebirgsketten aus Calciumerzen bestehen. Auch die Tatsache, dass Calcium in Form von Zement ganze Gebäude zusammenhält und Bausubstanz für viele Biomaterialien wie Skelette, Muscheln und Zähne bildet, ist hierauf zurückzuführen.

Calcium kommt meist als CaCO₃ in der Form von Calcit (Kalkstein oder Kalkspat, Marmor, Kreide oder Muschelkalk) vor, seltener als Aragonit oder das sehr seltene Vaterit. Besonders rein ist der auf Island vorkommende Kalkspat, auch Doppelspat genannt, weil er eindrucksvoll das Phänomen der Doppelbrechung zeigt und daher zur Herstellung von Prismen benutzt wird (beispielsweise das zur Polarisation genutzte Nicolsche Prisma). Die reversible Umsetzung des wasserunlöslichen Calciumcarbonats in das wasserlösliche Calciumbicarbonat, CaCO₃ + H₂O + CO₂ ⇄  Ca(HCO₃)₂, ist nicht nur die Grundlage für prächtige Tropfsteinbildungen, sondern auch für hohe wirtschaftliche Schäden in Form von Kalkablagerungen in Wasserrohren, Haushaltsgeräten und diversen Anlagen.

Auch als CaSO₄∙2H₂O (Gips) gibt es große natürliche Calciumvorkommen, die in verschiedenen, wunderschönen Erscheinungsformen auftreten können, wie beispielsweise das Marienglas (auch bekannt als Selenit, Frauenglas oder Spiegelstein) oder die Wüstenrose. Die größten und eindrucksvollsten Selenitkristalle mit bis zu 14 Metern Länge findet man in der "Cueva de los Cristales" (Naica, Mexico), einer menschenfeindlichen Höhle fast 300 Meter unter der Erdoberfläche. Die größeren Kristalle sind über einen Zeitraum von 1 Million Jahre gewachsen [3]. Extreme Bedingungen wie hohe Temperatur (45-50 °C) und Luftfeuchtigkeit (90-100 %) verhindern das Verdunsten von Schweiß und erfordern daher für den Menschen spezielle Schutzmaßnahmen. Obwohl Kristalle normalerweise spröde sind und sich leicht spalten, aber nicht wie Metalle biegen lassen, sind Gipskristalle (Selenit) überraschend biegsam. Deshalb kommt Selenit in der Natur auch als stark gebogene Gipslocke vor. Heutzutage wird Gips nicht mehr abgebaut, sondern hauptsächlich durch Rauchgasentschweflung produziert.

Historisch gesehen liegt die Gewinnung von CaCO₃ und CaSO₄∙2H₂O schon Tausende von Jahren zurück. Das beim Brennen entstehende CaO oder das kristallwasserfreie (oder -arme) CaSO₄ waren schon immer eine wichtige Bausubstanz und sind auch heute noch in der Baustoffindustrie nicht mehr wegzudenken. Die wohl bekannteste Spezialanwendung für CaSO₄ als medizinischer Gips ist unter anderem auf die leichte Verarbeitung, die schnelle Trocknung und die passend klinisch-weiße Farbe zurückzuführen. Die unübliche Biegsamkeit der Gips-Kristalle (siehe oben) spielt sicherlich auch eine entscheidende Rolle beim Tragekomfort von solchen Gipsverbänden, die wesentlich elastischer sind als Beton. Heutzutage ist der Gipsverband weitgehend durch Kunststoffschienen ersetzt worden, wobei die Steifheit dieser Schienen durch rasche Entwicklungen in der Polymerchemie maßgeschneidert werden konnten.

Eine schnellwachsende Forschungsrichtung ist die der Biomineralisierung. [5] Einfache Ca-basierte Biomineralien bestehen oft aus komplexen Strukturen mit einer sehr präzisen architektonischen Ordnung über einen großen Skalenbereich. Ihre beeindruckende Architektur ist verantwortlich für die ausgezeichnete Stabilität und Belastbarkeit, die diejenige von synthetischen Materialien übertrifft. Das Geheimnis der überlegenen Eigenschaften liegt in der organisch-anorganischen Hybridstruktur. Zum Beispiel ist Perlmutt, welches zu 95% aus Aragonit (CaCO₃)  besteht, circa 3000 mal belastbarer als das brüchige Aragonit selbst. Die Synthese von Biomineralien ist stark abhängig von einer biologischen Komponente wie Biomakromolekülen, welche die Mineralisierung und den Aufbau regulieren. Es ist von höchster Bedeutung, die Mechanismen, die zur Bildung von erwünschten und unerwünschten Biomineralien führen, zu verstehen.

Hundert Jahre nach der Entdeckung der Grignard-Magnesium-Reagenzien entwickelt sich jetzt auch die Calciumorganyl-Chemie. Diese junge, stark wachsende Forschungsrichtung bietet interessante Perspektiven in der Polymerchemie oder der Katalyse. [6] Der Grund, warum die Calciumorganyl-Chemie lange im Dornröschenschlaf lag, ist vor allem auf den schwierigen synthetischen Zugang zu hochreaktiven CaR₂-Verbindungen (R = Alkyl oder Aryl) zurückzuführen. Das Problem der Ca-Grignard Synthese, R-X + Ca →R-Ca-X (X = Cl, Br, I), liegt häufig in der niedrigen Reinheit und Oberflächenreaktivität des Ca-Metalls, aber auch in der sehr hohen Reaktivität von R-Ca-X selbst. Dies führt zu Zersetzungsreaktionen wie etwa Ether-Spaltung oder Wurtz-Kupplung: R-Ca-X + R-X → R-R + CaX₂.