Sur le plan physique et optique, l'allanite cristallise dans le système monoclinique, se présentant le plus souvent sous la forme de cristaux prismatiques allongés, parfois aplatis, ou sous forme d'agrégats massifs et granulaires. Ses couleurs sont généralement sombres, variant du brun très foncé au noir de poix, bien que des nuances brun-rougeâtre, jaunâtres ou vertes puissent être observées, particulièrement en lame mince au microscope polarisant. Son éclat est submétallique à résineux, voire vitreux, et sa dureté sur l'échelle de Mohs se situe entre 5,5 et 6. Sa densité est relativement élevée, oscillant entre 3,5 et 4,2, en raison de la présence d'éléments lourds. Cependant, la caractéristique la plus singulière de l'allanite est sa tendance à devenir métamicte, c'est-à-dire à devenir partiellement désorganisée sous l'effet de la radioactivité, car elle intègre fréquemment dans sa structure cristalline des traces d'uranium et de thorium. Au fil des temps géologiques, les radiations émises par la désintégration de ces éléments détruisent progressivement le réseau cristallin interne du minéral. Ce processus (la métamictisation), rend l'allanite amorphe, opaque, plus fragile, modifie sa densité et lui confère parfois une très légère radioactivité naturelle.

D'un point de vue géologique, l'allanite est un minéral accessoire très répandu, bien qu'elle ne soit presque jamais extraite en grandes quantités. Elle se forme principalement dans les roches ignées felsiques et intermédiaires, telles que les granites, les granodiorites, les syénites et certaines pegmatites, ainsi que dans les roches métamorphiques de haut degré comme les gneiss, les migmatites et les schistes à amphiboles. Elle cristallise à partir de magmas ou de fluides hydrothermaux enrichis en terres rares. Grâce à sa bonne résistance à l'altération chimique et à sa densité élevée, l'allanite survit facilement à l'érosion des roches mères et se concentre souvent dans les sédiments détritiques et les sables minéraux lourds. On la retrouve ainsi aux quatre coins du globe, avec des gisements notables produisant de grands cristaux à Madagascar, aux États-Unis, en Norvège, en Suède, au Canada ou encore en Russie.

L'intérêt scientifique majeur de l'allanite réside dans son utilisation en géochronologie et en géochimie isotopique. Grâce à sa capacité à piéger l'uranium et le thorium lors de sa cristallisation et à retenir le plomb radiogénique qui en découle, elle constitue un excellent chronomètre naturel. La datation par la méthode uranium-thorium-plomb (U-Th-Pb) sur des cristaux d'allanite permet aux géologues de dater avec une grande précision la mise en place des roches magmatiques ou les événements métamorphiques complexes, et ce, même dans des roches très anciennes. De plus, la composition isotopique de ses terres rares sert de traceur pour reconstituer l'origine et l'évolution des magmas. Bien qu'elle ne soit pas exploitée industriellement comme minerai principal de terres rares (rôle dévolu à la bastnäsite ou à la monazite), l'allanite demeure un indicateur de choix dans l'exploration minière. On notera, pour terminer, qu'en raison de son opacité, de sa fragilité due à la métamictisation et de sa légère radioactivité, l'allanite n'est pas utilisée en joaillerie, mais elle reste très prisée par les collectionneurs de minéraux rares et les muséums d'histoire naturelle.