I gjennomgripende mineralisering erstattes hele organismen, inkludert dens interne strukturer og mikroskopiske detaljer, av mineralstoff. Denne typen forsteining skjer når mineralrikt vann eller grunnvann siver inn i organismenes levninger og gradvis erstatter det organiske materialet med mineraler. Mineralene kan være silika (kvarts), kalsitt (kalsiumkarbonat), pyritt (jernsulfid) eller andre mineralforbindelser.
Gjennomgripende mineralisering resulterer i dannelse av faste, steinlignende kopier av den opprinnelige organismen. Disse replikkene bevarer form, form og intrikate detaljer om organismen, og gir verdifull innsikt i det gamle liv og forholdene underfortrengningen skjedde. Eksempler på gjennomgripende mineralisering inkluderer fossiliserte bein, skjell, tre og blader.