Τα περισσότερα απολιθώματα αποτελούνται από ορυκτά, όπως ασβεστίτη, πυρίτιο ή πυρίτη. Αυτά τα ορυκτά αντικαθιστούν το αρχικό οργανικό υλικό του οργανισμού με την πάροδο του χρόνου. Αυτό μπορεί να συμβεί όταν ο οργανισμός είναι θαμμένος σε ιζήματα και εκτίθεται σε υπόγεια ύδατα που είναι πλούσια σε διαλυμένα μέταλλα. Τα ορυκτά διεισδύουν αργά στους ιστούς του οργανισμού και τελικά τα αντικαθιστούν. Σε άλλες περιπτώσεις, ο οργανισμός μπορεί να εκτίθεται σε καυτή ηφαιστειακή τέφρα ή λάβα, η οποία μπορεί γρήγορα να εξατμίσει το οργανικό υλικό και να αφήσει πίσω του ένα ορυκτό cast. Αυτό μπορεί να συμβεί είτε τη στιγμή μιας ηφαιστειακής έκρηξης είτε ως μέρος άλλων διαδικασιών σχηματισμού βράχου. Επιπλέον, ορισμένα απολιθώματα διατηρούνται σε κεχριμπάρι (απολιθωμένη φυτική ρητίνη), ενώ άλλα μπορούν να διατηρηθούν σε κοιλότητες πίσσας ή σε τύρφη.