La lithification est la façon dont les sédiments mous, le produit final de érosion, devenu roche rigide ("lithi-" signifie roche en grec scientifique). Il commence lorsque les sédiments, comme le sable, la boue, le limon et l'argile, sont déposés pour la dernière fois et deviennent progressivement enfouis et comprimés sous de nouveaux sédiments.
Les sédiments frais sont généralement des matériaux meubles qui sont pleins d'espaces ouverts ou de pores, remplis d'air ou d'eau. La lithification agit pour réduire cet espace poreux et le remplacer par un matériau minéral solide.
Les principaux processus impliqués dans la lithification sont le compactage et la cimentation. Le compactage consiste à presser les sédiments dans un volume plus petit en emballant les particules de sédiments plus étroitement, en éliminant l'eau de l'espace des pores (dessiccation) ou en solution de pression aux points où les grains de sédiments entrent en contact. La cimentation consiste à remplir l'espace des pores avec des minéraux solides (généralement de la calcite ou du quartz) qui sont déposés à partir de la solution ou qui permettent aux grains de sédiments existants de se développer dans les pores.
La lithification se produit entièrement au début de diagenèse. D'autres mots qui chevauchent la lithification sont induration, consolidation et pétrification. L'induration couvre tout ce qui rend les roches plus dures, mais elle s'étend aux matériaux déjà lithifiés. La consolidation est un terme plus général qui s'applique également à la solidification du magma et de la lave. Pétrification se réfère aujourd'hui spécifiquement au remplacement de la matière organique par des minéraux pour créer des fossiles, mais dans le passé, il était plus vaguement utilisé pour désigner la lithification.