시멘트의 경화는 수화작용에 의한 것이다. 일반적으로 시멘트는 골재 같은 메움재료와 섞어서 사용되는데, 모래와 섞으면 석조건축에서 사용하는 모르타르가 되고 자갈이나 부순 돌과 섞으면 콘크리트가 된다.

시멘트를 이용한 건축재료로 가장 널리 사용되는 것은 단단하며 융통성이 있고 저렴한 콘크리트이다. 수경성 시멘트의 기원은 고대 그리스와 로마 시대까지 거슬러 올라가는데, 그 원료는 물과 접촉하면 느린 속도로 경화하는 석회와 화산재였다. 이것은 2,000년 전 로마 시대와 후에 서유럽의 건축물에 사용되었다. 1756년 J. 스미턴은 잉글랜드 데번의 해안에 에디스톤 등대를 세울 때 그가 개발한 수경성 석회를 사용했으며, 그 뒤를 이어 포틀랜드 시멘트가 만들어졌다. 다음 발전은 1800년경 잉글랜드와 프랑스에서 점토질 석회암으로 된 단괴를 소성함으로써 얻어지는 물질이었는데, 후에 미국에서 시멘트 암석이라 불렀다. 이 물질은 천연 시멘트로 알려진 종류에 속했으며, 포틀랜드 시멘트와 같은 계통이었으나 약하게 소성을 했고 성분비에 대한 제어가 없었다.

일반적으로 영국의 J. 아스프딘이 포틀랜드 시멘트를 발명했다고 한다. 그는 1824년 석회암과 점토의 합성 혼합물로부터 얻은 물질로 특허를 얻었다. 그는 그 물질의 이름을 포틀랜드 시멘트라고 했는데, 그 이유는 그 색깔이 포틀랜드산 석회석과 비슷하기 때문이었다. 그러나 아스프딘이 발명한 시멘트는 현대의 포틀랜드 시멘트보다 약하게 소성했고, 진정한 포틀랜드 시멘트의 원형은 아마도 1850년경 잉글랜드 남동부의 I.C. 존슨이 만든 시멘트일 것이다. 그후 포틀랜드 시멘트 제조업은 유럽에 빠르게 전파되었으며, 1870년경 미국으로 전파되었다.

포틀랜드 시멘트는 실리카·알루미나·산화철과 혼합된 석회의 성분으로 이루어져 있다. 석회는 회질의 원료에서, 그밖의 산화물은 점토질에서 얻어 원하는 조성비로 혼합된다. 가장 흔한 석회질 원료로 석회암과 백악이 주로 사용되지만, 이밖에 산호와 조개의 퇴적물도 사용되기도 한다. 원하는 성분을 얻기 위해 모래·산화철·보크사이트 같은 원료가 소량 첨가되기도 한다. 가장 흔한 점토질 재료로는 점토, 셰일, 점판암, 하구에 형성된 진흙 등이 있다. 이회토와 시멘트암은 둘 다 시멘트와 비슷한 점토질과 석회질의 성분비를 가지고 있다.

이밖의 원료에는 용광로에서 나오는 부산물인 슬래그(slag)가 있다. 그 슬래그는 주로 석회·실리카·알루미나로 이루어져 있는데, 고농도의 석회질 물질과 섞여 있다. 산화물을 소량 함유하는 고령토는 백색 포틀랜드 시멘트의 점토질 재료로 사용된다. 화학공장에서 나오는 플라이애시(fly ash : 연소 가스에 혼입된 석탄재)와 탄산칼슘은 사용가능한 원료이지만 천연원료에 비하면 그 효용성이 낮다. 포틀랜드 시멘트의 마그네슘 조성의 허용한계가 4~5％이므로 원료의 마그네슘 함유량은 적어야 한다. 원료 중 엄격히 함유량이 제한되어야 할 불순물은 플루오르 성분, 인, 산화철, 황화물 그리고 과도한 염기성 물질이다.

다른 필수적인 원료로는 석고가 있다. 시멘트의 응결시간을 조절하기 위해 약 5％의 석고를, 제분하는 동안 소성된 시멘트 클링커에 첨가한다.