Окаменение леса происходит под землёй, когда дерево оказывается похороненным под осадком, но не портится из-за недостатка кислорода. 4

Одна из причин формирования окаменелого леса — интенсивная вулканическая активность. 1 В результате этого за очень короткое время пирокластические материалы и вулканический пепел полностью покрыли растительность, создавая внутреннюю анаэробную среду и изолируя ткани растений от воздействия внешних климатических условий. 1 Постепенно органические вещества деревьев замещались минералами, образуя окаменелости. 1

Ещё один фактор, способствующий окаменению, — окружение дерева плотной средой, например осадочными породами. 2 Кроме того, на состояние материала влияют давление, постоянная температура, глубина залегания и недостаток солнечного света. 2

В результате богатая минеральными веществами вода, текущая сквозь осадок, приносит минералы в клетки растения. 4 Когда лигнин и целлюлоза распадаются, остаётся камень, повторяющий первоначальную форму. 4 При этом все органические вещества замещаются минералами (зачастую силикатами, такими как кварц), а оригинальная микроскопическая структура дерева сохраняется. 4