Quarzit entsteht durch Metamorphose meistens aus Sandstein, aber auch Kieselschiefer, Radiolarite oder Hornstein sind als Ausgangsgestein möglich. Durch eine Kombination von Druck, Temperatur und mechanischer Belastung werden die einzelnen Quarzkörner dabei durch Drucklösung deformiert, und ihr Kristallgitter beginnt, sich neu zu ordnen. Bei dieser Rekristallisation wachsen sie über ihre ursprünglichen Korngrenzen hinaus (siehe das Dünnschliff-Bild der ehemaligen Quarzkörner) und bilden eine dicht vernetzte Struktur. Die ursprünglichen Porenräume und das Sedimentgefüge sind, je nach Grad der Metamorphose, fast vollständig verschwunden. Sind im Ursprungsgestein Tonbestandteile enthalten, entstehen Glimmerminerale, wie silbriger Muskovit oder grünlicher Phengit. Dabei entsteht durch eine ausgerichtete Druckrichtung das lagige Gefüge, das sich aufspalten lässt. Im Ursprungsgestein vorhandene organische Bestandteile (kohlige Anteile) werden unter anderem in Graphit umgewandelt.