Минеральный состав гранодиорита характеризуется обязательным присутствием кварца (20-25%) и калиевого полевого шпата (20-25%), но плагиоклаз в них всегда является преобладающим (50-55%). Он представлен андезином (№ 30-40). Повышенное содержание плагиоклаза в гранодиоритах связано с увеличением основности породы. Цветные минералы (15-20%) выражены зеленой роговой обманкой и биотитом, обычно присутствующими вместе, а также пироксеном, который в гранодиоритах встречается реже, чем в гранитах. Более высокий номер плагиоклаза, увеличение количества цветных минералов и изменение их состава (появление роговой обманки и пироксена), а также уменьшение количества кварца показывают, что гранодиорит представляет собой породу, промежуточную по составу между гранитом и диоритом.
Акцессорные минералы представлены магнетитом, апатитом, цирконом, ортитом, ксенотимом, монацитом. Последние три минерала встречаются не всегда. Встречается и турмалин, но не как викарирующий, а как акцессорный минерал.
Вторичные минералы очень разнообразны по составу (серицит, соссюрит, каолинит, хлорит, уралит, эпидот и лейкоксен), но их обычно немного. Часто гранодиориты – исключительно свежие, неизмененные породы.
Структура гранодиоритов всегда типичная гипидиоморфнозернистая. Резко выражен ксеноморфизм кварца и идиоморфизм цветных минералов. Плагиоклаз всегда является гипидиоморфным. Последовательность идиоморфизма минералов такая, как в известном ряду Розенбуша - гранитовая.