Hóa thạch màng carbon được hình thành thông qua một quá trình được gọi là carbon hóa; quá trình này bảo tồn một sinh vật sống, điển hình là lá, lông vũ, động vật giáp xác hoặc cá, dưới dạng một lớp carbon mỏng. Những hóa thạch này thường được tạo ra thông qua quá trình nén và nhìn chung là phẳng, với một lớp carbon mỏng thể hiện đường viền của hóa thạch (do đó có tên là phim carbon).
Mặc dù lực nén, hoặc áp suất mạnh xuống, thường là nguyên nhân tạo ra các hóa thạch màng carbon, nhưng điều này không cho biết toàn bộ câu chuyện về cách tạo ra những ấn tượng lâu dài này. Ngoài khía cạnh nén của quá trình hình thành, vật liệu hữu cơ của hóa thạch trong tương lai từ từ phân hủy và thay đổi theo thời gian, với các quá trình như trùng hợp chất béo (chất béo) và sự bay hơi của các nguyên tố cơ bản như hydro và nitơ diễn ra. Cuối cùng, phần lớn vật chất hữu cơ vốn là một phần của lá cây, lông vũ hoặc động vật sẽ tan biến, chỉ để lại một lớp carbon mỏng, đen phía sau.
Quá trình cacbon hóa không nhất thiết phải đề cập đến các hóa thạch được bảo quản theo quy trình chính xác này. Một số nhà cổ sinh vật học có thể coi bất kỳ hóa thạch phẳng, sẫm màu nào là một quá trình cacbon hóa, mặc dù nó có thể không chính xác là một ví dụ thích hợp về màng cacbon. Hóa thạch màng cacbon thực sự có tên gọi đó là do thành phần chủ yếu từ cacbon, một loại khoáng chất dồi dào gây ra màu tối của những hóa thạch này.
