Nella mineralizzazione pervasiva, l'intero organismo, comprese le sue strutture interne e i dettagli microscopici, è sostituito dalla materia minerale. Questo tipo di pietrificazione si verifica quando l'acqua ricca di minerali o le acque sotterranee penetrano nei resti dell'organismo e sostituisce gradualmente il materiale organico con i minerali. I minerali possono essere silice (quarzo), calcite (carbonato di calcio), pirite (solfuro di ferro) o altri composti minerali.
La mineralizzazione pervasiva provoca la formazione di repliche solide e simili a pietre dell'organismo originale. Queste repliche conservano la forma, la forma e i dettagli intricati dell'organismo, fornendo preziose intuizioni sulla vita antica e sulle condizioni in cui si è verificata la pietrificazione. Esempi di mineralizzazione pervasiva includono ossa fossilizzate, conchiglie, legno e foglie.