Versteinertes Holz ist ein Sammelbegriff für alle durch Mineralisierung von Pflanzenzellen entstandene Gesteine. Das Erscheinungsbild des Steins wird durch die ursprüngliche Struktur des Holzes bestimmt. Die Struktur der fossilen Gehölze ist deutlich erkennbar. Unter Vergrößerung kann im Querschnitt teilweise zwischen Nadel- und Laubbaum, Palme oder Farn unterschieden werden. Die charakteristischen Pflanzengewebe sind abhängig vom versteinerten Pflanzenteil gut erkennbar: Leitbahnen für den Wassertransport mit unterschiedlichem Aufbau bei Laub- und Nadelbäumen, Luftwurzeln bei Farnen oder die parallelen Leitbündel der Palmen.

Versteinertes Holz ist weltweit zu finden. Die Versteinerungsprozesse sind zu verschiedenen Erdzeitaltern ähnlich abgelaufen. Nach dem Absterben des Pflanzenmaterials entsteht unter Sauerstoffabschluss nach Bedeckung durch Sedimente, Kieselsäure, die die bestehenden Zellen ersetzt. Der Luftabschluss muss sehr schnell stattfinden, um die Verrottung an der Luft zu unterbinden. Die gebildete Kieselsäure im Pflanzengewebe wandelt sich anschließend in Quarz (Chalcedon) oder Opal um. Nach dem Luftabschluss des Pflanzenmaterials müssen mineralstoffhaltige Lösungen vorhanden sein, da sonst der Prozess der Inkohlung beginnen würde und Kohlegesteine entstehen würden. In seltenen Fällen tritt statt Kieselsäure als versteinernde Substanz Pyrit, Galenit, Hämatit, Goethit, Baryt oder Fluorit.
Versteinertes Holz ist rötlich, bräunlich, gelblich, schwarz oder weiß.
Bei gut erkennbarem Ausgangsmaterial unterscheidet man zwischen verschiedenen versteinerten 'Hölzern': Palmholz, Baumfarne, Mammutbaum, Araukarie.