大理岩由碳酸盐岩石主要是石灰岩变质而来。当石灰岩与白云岩 (大理岩的母岩)经历温度与压力的上升后，它们的方解石与白云石的矿物成分并 不改变。

这使得大理岩还是由原来的碳酸盐矿物组成，但岩石变得更密集了。

一般认为，大理岩可形成于不同的温压条件下，如透闪石大理岩形成于低-中温条件下，透辉石大理岩、镁橄榄石大理岩则形成于中高温变质条件下。