Σε διάχυτη ανοργανοποίηση, ολόκληρος ο οργανισμός, συμπεριλαμβανομένων των εσωτερικών δομών και των μικροσκοπικών λεπτομερειών του, αντικαθίσταται από ορυκτό ύλη. Αυτός ο τύπος απολιθωμάτων εμφανίζεται όταν το πλούσιο σε ορυκτά νερά ή τα υπόγεια ύδατα εισέρχεται στα υπολείμματα του οργανισμού και αντικαθιστά σταδιακά το οργανικό υλικό με ορυκτά. Τα ορυκτά μπορεί να είναι πυριτικά (χαλαζία), ασβεστίτη (ανθρακικό ασβέστιο), πυρίτης (σουλφίδιο σιδήρου) ή άλλες ορυκτές ενώσεις.
Η διάχυτη ανοργανοποίηση έχει ως αποτέλεσμα το σχηματισμό στερεών, πέτρινων αντιγράφων του αρχικού οργανισμού. Αυτά τα αντίγραφα διατηρούν τη μορφή, το σχήμα και τις περίπλοκες λεπτομέρειες του οργανισμού, παρέχοντας πολύτιμες γνώσεις για την αρχαία ζωή και τις συνθήκες υπό τις οποίες προέκυψε η απολύτως. Παραδείγματα διάχυτης ανοργανοποίησης περιλαμβάνουν απολιθωμένα οστά, κοχύλια, ξύλο και φύλλα.