木化石的主要成分是二氧化矽。形成原理是由於億萬年前地殼運動將森林埋藏於地下，經過特殊的環境地球運動動造就而成的,有的甚至達到玉化程度,即硬硬度超過6度。

木化石又稱矽化木；化學式：SiO2.NH2O，屬隱晶族，硬度：5.5-6.5，比重：2.65-2.66，折射率：1.54—1.55。是地質歷史時期的樹木經歷地質變遷，最後埋藏在地層中，經歷地下水的化學交換、填充作用，從而這些化學物質結晶沉積在樹木的木質部分，將樹木的原始結構保留下來，於是就形成為木石化。

古代的樹木被飽含二氧化矽的水所淹沒，木頭裡的細胞被石英家族的石髓、蛋白石等所置換，所以雖然還保留著木頭的外觀，但實質上已經是百分之百的石頭(石英)了。西方的神秘學家們認為，原本腐爛的石頭，在經過石英置換後，竟然變成不朽的寶石，因此，認為木化石具有永恆、長壽、永生的能量特性。

通常木化石均有較多裂縫或缺口，還常常有些地方木頭化石已被別的物質如瑪瑙等填塞置換，這些都是經過漫長歲月形成的自然產物，而非人為填補的結果，亦不應視為瑕疵反而這正是其奇妙之處。