По химическому составу умбра, так же как и сиена, близка к железоокисной охре. Особенностью умбры является повышенное содержание в ней марганца. Умбра жжёная получается путём отжига умбры натуральной.

Наилучшие сорта умбры, в частности кипрская, имеют в своем составе до 16% оксида марганца. В германской умбре – 1-2%, английской – 7%, в украинской – около 4%. Как показали экспериментальные работы К. И. Толстихиной, цветность природных железоокисных и глинистых пигментов тесно связана с содержанием в них оксида железа, а с минералогической точки зрения – с содержанием гётита. Так, при содержании оксида железа менее 23% светлота тона пигмента составляет 40-50%, чистота тона – 60-70%, при содержании оксида железа от 22 до 74% светлота тона варьирует в интервале 25-40%, чистота тона – от 70 до 85%, а при содержании оксида железа более 75% светлота находится в интервале 18-25, чистота тона – 83-90%.

Характерной особенностью пигментов, содержащих гётит, является их способность менять свой цвет при термической обработке. Прокаливание охр и сиен сопровождается их обезвоживанием, в результате чего пигмент темнеет и возрастает интенсивность его тона. При температурах более 300°С желтые пигменты приобретают красно-коричневые тона. Наиболее интенсивные красные тона получают в результате обжига при температуре 500-600°С. Изменение цвета связано с обезвоживанием гётита и переходом его в гематит. При продолжительном нагревании в восстановительных условиях и высокой температуре образуется минерал темно-серого цвета – магнетит. Прокаливание умбры дает пигмент черно-коричневого цвета, известный под названием “жженой умбры”. Иногда охры, сиены или умбры подкрашивают анилиновым красителем: для распознания этого необходимо сделать пробу со спиртом. В случае присутствия анилинового красителя в пигменте спирт окрашивается.