Marmur jest miękką, metamorficzną skałą, która tworzy się na krawędziach płyt tektonicznych, gdzie wapień jest wystawiony na metamorfizm regionalny. Ciepło i ciśnienie strefy metamorficznej wymusza kalcyt wewnątrz wapienia, aby rekrystalizować i scalać w klasyczną marmurową konsystencję.
Marmur zaczyna się jako kamień wapienny przy krawędziach płyt tektonicznych. Gdy subdukcja tworzy wysokie ciśnienia i temperatury wokół wapienia, kalcyt i inne minerały wewnątrz kamienia rozpoczynają metamorficzną transformację. Skamieliny i inne szczątki organiczne uwięzione w wapieniu rozpadają się na poziomie molekularnym i ulegają rekonstytucji w małe kryształy kalcytu. Kryształy kalcytu rozszerzają się w miarę utrzymywania się warunków metamorficznych, ostatecznie osiągając średnicę kilku milimetrów. Gdy rosną, kryształy łączą się tworząc stabilną matrycę skalną, która utrzymuje marmur razem. Proces ten zastępuje foliowanie, czyli proces obierania, wspólny dla innych kamieni metamorficznych.
Inny rodzaj marmuru zwany "marmurem dolomitowym" tworzy się, gdy dolomit wystawiony jest na kontakt z metamorfizmem, który może zachodzić daleko od granicy płytki. Proces ten jest podobny do tworzenia normalnego marmuru, ale często występuje w pobliżu gorących intruzji granitowych. W rezultacie marmur dolomitowy rzadko tworzy rozległe osady typowe dla większości marmurów.
