وتبدأ معظم الصخور الرسوبية في التكون عندما تترسب حبيبات الصلصال أو الغرين أو الرمل، في شواطئ الأنهار أو في قيعان البحيرات والمحيطات. وعامًا بعد عام تتجمع هذه المعادن وتكون طبقات واسعة مستوية تُسمى الطبقات. وهذه الطبقات التي يختلف بعضها عن بعض في التركيب أو البنية، تميز الصخور الرسوبية عن معظم الصخور النارية والمتحولة. وبعد آلاف السنين، تُضغط طبقات الغرين الناعم والصلصال إلى طبقات صخرية متراصة بفضل وزن الطبقات الأخرى التي تعلوها. أما الماء الذي يسيل ببطء عبر طبقات الرمل الخشن والحصى فيترك وراءه معدن الأسمنت حول هذه الجزيئات مما يعمل على لصق هذه الطبقات بعضها ببعض لتُكون الصخور. وحيثما تتعرض قشرة الأرض للتشويه أو التآكل، فإن مساحات كبيرة من الصخور الرسوبية تتكشف للعيان. وقد تتكون بعض الصخور الرسوبية أثناء عملية تبخر الماء، ولذا فقد تكونت طبقات من ملح الصخور في الخلجان المنفصلة عن البحار أو في البحيرات المالحة حيث يتبخر الماء تاركًا طبقات من بلورات الملح. وتوُجد معظم الأحافير في الصخور الرسوبية، وتتكون عندما تغطي المواد الرسوبية النباتات والحيوانات الميتة. ومع تحول المواد الرسوبية إلى صخور تحفظ بقايا النبات والحيوان أو آثارهما. وتتكون بعض أنواع الحجر الجيري كليًا من هياكل الأحافير. انظر: الأحفورة.