木化石以它酷似木材的奇特外观和内部结构吸引着人们。木化石易在含硅较多的沉积岩、火山灰堆积以及温泉附近的沉积中发现。在树木生长地被掩埋化石的木化石叫做原地埋藏的木化石。
木化石，坚硬如石，一般是由古树的树干被埋藏在地下经石化作用形成的。树干中的次生木质部组织被二氧化硅（或碳酸钙，硫化铁等）所替代，但保存了树干形态和内部细微结构，从而形成了硅化木。再受地质运动的作用，使保存硅化木的岩层出露地表，为人们所发现。在发掘过程中，如果直接挖开地层，可以采集到未经风化的硅化木。在木化石中常可见年轮等内部结构，磨制成薄片，常看到完好的细胞结构。在火山地区，如果埋在地下硅化木离岩浆热液很近的话，由于火山烘烤作用，使硅化木内的二氧化硅再次融化，凝固以后形成玛瑙，有些硅化木年轮消失。