Według Muzeum Historii Naturalnej Uniwersytetu Oksfordzkiego, skamieniałe skamieliny powstają, gdy osady mineralne zastępują kości martwych stworzeń w utwardzonym osadzie. Z czasem osady te całkowicie zastępują pozostałości, tworząc obraz kości z litej skały.
Skamielina zaczyna się, gdy zwierzę umiera w warunkach, które pozwalają na pokrycie jego szczątków przed rozpuszczeniem lub rozproszeniem. Na początku osady wokół trupa są miękkie. Dekompozyty usuwają miąższ i miękkie części tuszy, pozostawiając jedynie kości. Osad formuje się wokół tych kości, a ciśnienie i ciepło przekształca miękki osad w twardą skałę, całkowicie otaczając resztki.
W końcu woda gruntowa przenika do osadu, stopniowo rozpuszczając wapń kości. Jeśli woda zawiera wystarczającą ilość minerałów w zawiesinie, pozostawia złogi tych minerałów. Kości znikają, stopniowo zastępując kości o wiele twardszymi materiałami. W ten sposób powstaje skamielina z wszystkimi zewnętrznymi cechami zastąpionych kości, ale żadna z wewnętrznych struktur.
Oprócz zwłok zwierzęcych, skamieliny mogą być również tworzone z roślin lub nawet z odcisków stóp dawnych bestii. W niektórych przypadkach określone warunki, takie jak niski poziom tlenu lub wysoka kwasowość, mogą chronić więcej upadłej rośliny lub uniemożliwić całkowite rozpadnięcie się zwierzęcia. Zachowuje to tkanki miękkie lub miękkie, a także kości.
