Los defectos óseos traumáticos, tumorales e infecciosos son comunes en clínicas y representan una gran carga para las familias de los pacientes y la sociedad. Los biomateriales a base de fosfato de calcio (CaP) tienen propiedades superiores y se han utilizado ampliamente para la reparación de defectos óseos, debido a sus similitudes con los componentes inorgánicos de los huesos humanos. El rendimiento biológico de los CaP, como un factor determinante para sus aplicaciones, depende de sus propiedades fisicoquímicas. La hidroxiapatita (HAP), como la fase cristalina más estable térmicamente del CaP, se utiliza principalmente en forma de cerámicas o andamios compuestos con polímeros. Los CaP nanostructurados con grandes áreas de superficie son adecuados para sistemas de entrega de fármacos/génicos. Además, los andamios de CaP con nano/microestructuras jerárquicas han demostrado una excelente capacidad para promover la regeneración ósea. Esta revisión se centra en las relaciones e interacciones entre las propiedades fisicoquímicas/biológicas de los biomateriales de CaP y sus especies, tamaños y morfologías en la regeneración ósea, incluyendo estrategias de síntesis, control de estructura, comportamiento biológico y los mecanismos del CaP en la promoción de la osteogénesis. Esta revisión será útil para científicos e ingenieros para comprender mejor los biomateriales a base de CaP (CaP) y será útil en el desarrollo de nuevos biomateriales de alto rendimiento para la reparación ósea.