Üledékes kőzetek bármely más kőzettípusból keletkezhetnek, alapvetően a külső erők hatására. Az üledékes kőzetek keletkezésének négy fő szakaszát lehet megkülönböztetni:
- A kőzetek mállása
- A törmelék és mállási termékek szállítása
- Az anyag lerakódása
1. Mállás
A Föld felszínén, vagy annak közelében lejátszódó mechanikai (fizikai), kémiai és biológiai folyamatok hatására a földkéreg kőzeteinek felszínén illetve legfelső néhány méter vastagságú részén végbemenő átalakulás a mállás. A mállás összetett folyamat, amelyen belül három részfolyamatot szoktak elkülöníteni:
- fizikai mállás (aprózódás): a kőzetek fellazítását, szétesését, felaprózódását létrehozó folyamat, amelyben a kőzetek ásványos és kémiai összetétele gyakorlatilag nem változik meg. Fő előidézői a hőmérsékletingadozás, fagyhatás, sók kristályosodásának feszítő ereje. hullámnyomás, növények gyökereinek feszítő hatása és az állatok felszínpusztító tevékenysége. A fizikai mállás során kőzettörmelék keletkezik.
- kémiai mállás: hatására a kőzetek illetve a kőzetalkotó ásványok teljesen átalakulnak, új ásványok és kőzetek képződhetnek. Fő előidézői a víz, a levegő és az élőlények hatása. A mállás során lejátszódó kémiai folyamatok: az oxidáció, hidratáció, oldódás, hidrolízis.
- biológiai mállás: azoknak a hatásoknak az összessége, amelyeket az élőlények fejtenek ki a kőzetekre. A mikroorganizmusok, növények, gombák, állatok megtelepednek a kőzeteken, málladékon és tovább alakítják azokat.
2. Szállítás
A mállási termékek egy része szállítás nélkül, a mállás helyszínén halmozódik fel, mint helyben maradt üledék. Nagyobbik részük viszont a jég, szél és víz segítségével hosszabb-rövidebb utat tesz meg. A víz által szállított törmeléket hordaléknak, a jég által szállított törmeléket morénának, a szél által szállítottat pedig eolikus üledéknek nevezzük.
3. Az anyag lerakódása
Az üledék felhalmozódása ún. üledékgyűjtő medencékben: óceánokban, tengerekben (geoszinklinárisok), valamint szárazföldi medencékben (tó, mocsár, folyómeder) történhet. Az üledékképződésnek tehát két nagy csoportja van, a tengeri és a szárazföldi. A vízben szállított és lerakott üledék jellegzetessége a rétegzettség, a levegőből a szárazföldre ülepedő anyagok nem rétegzettek. A tengeri üledék lerakódási helye alapján lehet: partszegélyi, sekély tengeri és mélytengeri.
A laza, képlékeny, jelentős víztartalmú üledék bonyolult fizikai, kémiai folyamatok során válik kőzetté. A legfontosabb változások a megszilárdulás és az átkristályosodás, valamint a víztartalom csökkenése. Az üledék elsősorban a rétegterhelésből származó nyomás hatására tömörödik, térfogata és víztartalma csökken. Ezzel egy időben az üledék pórusaiban található kötőanyag (elsősorban CaCO3) hatására cementálódik. Az árkristályosodás során a már megszilárdult kőzetben a kisebb kristályok nagyobb kristályokká, kristályhalmazokká alakulnak.