التمعدن أو ترسيب المعادن هي أكثر العمليات الشائعة للتحجر، وتكون عندما تتسرب المعادن المذابة في المياه الأرضية في مسامات أو تجاويف العظام أو شقوق الأخشاب دون أن تحل محل المادة الأصلية لبقايا الكائن الحي بل تضاف لها. فبعد أن تتفسخ أنسجة الكائن الطرية في الرواسب، تتبقى الاجزاء الصلبة وبالأخص العظام. يتسرب الماء إلى البقايا؛ وتتسرب المعادن الذائبة في المياه للمسامات التي تقع ضمن البقايا حيث تتكوًن البلورات. تُسبب هذه المعادن المتبلورة تصلبَ البقايا حين تكون داخل الصخور الرسوبية المُغطاة، وبالتالي تُعطي صورة مماثلة للكائن الحي بعد تحلله، وبذلك يصبح أكثر مقاومة للتلف.
هناك ثلاث طُرق فرعية للتمعدن، إثنتان منها توافقان شروط التحجر. والطرق هي: التحجر بالبيرت والتسلكن وتمعدن الكربون.