Η λιθοποίηση είναι το πόσο μαλακά ιζήματα, το τελικό προϊόν της διάβρωση, γίνονται άκαμπτοι βράχοι ("λιθίου" σημαίνει βράχος στην επιστημονική ελληνική γλώσσα). Αρχίζει όταν τα ιζήματα, όπως η άμμος, η λάσπη, η λάσπη και ο πηλός, τοποθετούνται για τελευταία φορά και σταδιακά θάβονται και συμπιέζονται κάτω από νέα ιζήματα.
Το νωπό ίζημα είναι συνήθως χαλαρό υλικό που είναι γεμάτο από ανοιχτούς χώρους ή πόρους γεμάτους με αέρα ή νερό. Η λιθοποίηση δρα για να μειώσει το χώρο των πόρων και να την αντικαταστήσει με ένα στερεό ορυκτό υλικό.
Οι κύριες διεργασίες που εμπλέκονται στη λιθοποίηση είναι η συμπύκνωση και η τσιμεντοποίηση. Η συμπύκνωση περιλαμβάνει τη συμπίεση του ιζήματος σε μικρότερο όγκο με τη στενότερη δέσμευση των σωματιδίων των ιζημάτων, με την απομάκρυνση του νερού από τον πόρο (αποξήρανση) ή με διαλύματος πίεσης στα σημεία όπου οι κόκκοι των ιζημάτων έρχονται σε επαφή μεταξύ τους. Η τσιμεντοποίηση περιλαμβάνει τη γεφύρωση του χώρου των πόρων με στερεά ορυκτά (συνήθως ασβεστίτη ή χαλαζία) που αποτίθενται από το διάλυμα ή που επιτρέπουν στους υπάρχοντες κόκκους ιζημάτων να αναπτυχθούν στους πόρους.
Η λιθοποίηση πραγματοποιείται εξ ολοκλήρου εντός του πρώτου σταδίου του διαγένεσις. Άλλες λέξεις που επικαλύπτονται με τη λιθοποίηση είναι η εμμονή, η παγίωση και η πεποίθηση. Η επαγωγή καλύπτει όλα όσα κάνουν τους βράχους σκληρότερες, αλλά επεκτείνεται σε υλικά που έχουν ήδη λιθοποιηθεί. Η ενοποίηση είναι ένας γενικότερος όρος που ισχύει και για τη στερεοποίηση του μάγματος και της λάβα. Απολίθωση σήμερα αναφέρεται συγκεκριμένα στην αντικατάσταση της οργανικής ύλης με τα ορυκτά για τη δημιουργία απολιθωμάτων, αλλά στο παρελθόν χρησιμοποιείται περισσότερο χαλαρά για να σημαίνει λιθοποίηση.