Fosil kayu yang membatu adalah sejenis fosil, yaitu fosil kayu di mana semua bahan organiknya telah digantikan oleh mineral (biasanya sejenis silikat, seperti quartz), dengan struktur kayu tetap terjaga. Proses fosil terjadi di bawah tanah, ketika kayu terkubur di bawah lapisan sedimen. Air yang banyak mengandung mineral masuk ke dalam sel-sel tanaman dan sementara lignin dan selulosa membusuk, mereka digantikan oleh batu.[1]
Petrified wood (berasal dari kata yunani “petro” yang berarti karang atau batu, secara harfiah berarti kayu yang berubah menjadi batu) adalah sejenis fosil; merupakan fosil kayu dimana seluruh materi-materi organiknya telah tergantikan dengan mineral-mineral (yang pada umumnya adalah silikat, seperti kwarsa), tetapi struktur asli kayunya tetap dipertahankan. Proses pembatuan tersebut terjadi di bawah tanah, ketika kayu terkubur dibawah endapan dan mulai terawetkan karena kondisi kurangnya oksigen. Air kaya mineral yang mengalir melewati sedimen menyimpan mineral didalam sel-sel tumbuhan dan sejalan dengan pembusukan lignin serta selulosa tumbuhan, pembentukan batu terjadi. Tidak heran fosil kayu banyak didapatkan di dalam tanah, karena memang proses pembentukannya berada didalam tanah.
Ciri yang sangat mendasar dari fosil-fosil kayu yang berada di dalam dan pinggiran sungai lebih keras dan bahkan bagian-bagian kulitnya sudah tidak terdapat kapur, seolah-olah sudah ada proses pemolesan oleh manusia. Ini terjadi karena terjadi gesekan-gesekan antara fossil kayu dengan pasir dan batuan lainnya yang berada didalam sungai selama jutaan tahun lamanya. Berbeda dengan fosil kayu yang sebagian diantaranya masih berlapiskan kapur, tetapi motif dan warna dalamnya lebih menarik daripada fosil-fosil yang berada di dalam dan pinggir sungai. Bahkan sebagian dari fosil kayu yang terdapat di dalam tanah ada yang sudah mengkristal dengan kandungan air yang sangat tinggi. Ketika dibuka kulit kayunya, isi dari batu tersebut sudah transparan. untuk fosil kayu ini orang mengatakan fosil kayu akik/ agate.
Pada umumnya, proses perubahan kayu menjadi fosil, menurut para ahli, memakan waktu jutaan tahun lamanya seperti artikel yang ada pada ”World Book Encyclopedia” didalam artikel itu dikatakan bahwa proses kayu membatu itu memakan waktu 225 tahun. Namun, hal ini masih menjadi perdebatan diantara para ahli.