大理石是變質巖。變質巖是在高溫高壓和礦物質的混合作用下由一種石頭自然變質成的另一種石頭。質變可能是重結晶、紋理改變或顏色改變。天然大理石是地殼中原有的巖石經過地殼內高溫高壓作用形成的變質巖。屬于中硬石材，主要由方解石、石灰石、蛇紋石和白云石組成。通常有明顯的花紋，礦物顆粒很多。

大理巖原指產于云南省大理的白色帶有黑色花紋的石灰巖，剖面可以形成一幅天然的水墨山水畫，古代常選取具有成型的花紋的大理石用來制作畫屏或鑲嵌畫。后來大理石這個名稱逐漸發展成稱呼一切有各種顏色花紋的，用來做建筑裝飾材料的石灰巖。

白色大理石一般稱為漢白玉，但對翻譯西方制作雕像的白色大理石也稱為大理石。關于大理石的名稱，有一種說法――以前我國大理的大理石質量最好。故得名。

大理石是地殼中原有的巖石經過地殼內高溫高壓作用形成的變質巖，地殼的內力作用促使原來的各類巖石發生質的變化的過程。質的變化是指原來巖石的結構、構造和礦物成分的改變，經過質變形成的新的巖石類型稱為變質巖。