Para que um tronco de árvore se transforme em madeira petrificada, existem várias maneiras de isso acontecer, e elas envolvem diferentes produtos químicos. Para que ocorra a petrificação, a madeira deve ser capaz de interagir com a substância petrificante, fazendo com que ela precipite a partir de uma solução aquosa. Através de um processo de fossilização, um pedaço de tronco se une a elementos como sílica, cálcio ou pirita. A sílica é um sólido insolúvel em água. A silicificação é a penetração e fixação da sílica no material orgânico que servirá de base para a formação do fóssil. No processo de petrificação, as moléculas de ácido silícico passam da solução aquosa para a superfície dos constituintes moleculares do tecido vascular da madeira. À medida que o ácido silícico se acumula dentro da madeira, suas moléculas começam a se fundir. A continuação desse processo leva à formação de um filme de sílica ao redor das superfícies celulares, reproduzindo as características histológicas da madeira. Por causa disso, a petrificação da sílica é capaz de preservar uma impressionante riqueza de detalhes não observável em outros tipos de fossilização. A petrificação da madeira depende da existência de uma quantidade razoável de ácido silícico em solução. O ácido silícico é gerado a partir da sílica em meio ácido, e a maioria dos reservatórios naturais de água não são ácidos o suficiente para hidrolisar uma quantidade apreciável de sílica. É muito comum encontrar madeira petrificada em regiões vulcânicas, principalmente se uma erupção ocorreu na época em que a madeira foi enterrada.