Đá trầm tích được hình thành từ đá tồn tại thông qua các quá trình kết hợp của phong hóa, vận chuyển, lắng đọng, nén chặt và xi măng. Toàn bộ chuỗi quá trình này được gọi là quá trình thạch hóa và phần phong hóa của quá trình này có thể là cơ học hoặc hóa học. Quá trình phong hóa hóa học liên quan đến việc vật liệu tồn tại trước đó được vận chuyển dưới dạng chất hòa tan hoặc ở dạng khoáng chất mới, trong khi quá trình cơ học vận chuyển vật liệu dưới dạng các hạt rắn.
Vật liệu tồn tại trước đó bị phá vỡ do tác động của xói mòn, thời tiết, thấm nước, chèn ép rễ hoặc mài mòn. Sau đó, các hạt được vận chuyển theo nước, gió hoặc sông băng đến một vị trí mới, nơi lắng đọng, nơi chúng đến ở dạng trầm tích. Khi trầm tích tăng dần theo từng lớp, áp lực lên các lớp trầm tích trước đó khiến chúng bị nén chặt lại. Trầm tích nén cuối cùng được hình thành thành đá mới trong giai đoạn xi măng cuối cùng.
