При всеобхватна минерализация целият организъм, включително неговите вътрешни структури и микроскопични детайли, се заменя с минерална материя. Този тип вкаменяване възниква, когато богатата на минерали вода или подземните води прониква в останките на организма и постепенно замества органичния материал с минерали. Минералите могат да бъдат силициев диоксид (кварц), калцит (калциев карбонат), пирит (железен сулфид) или други минерални съединения.
Проникващата минерализация води до образуването на твърди, подобни на камък реплики на оригиналния организъм. Тези реплики запазват формата, формата и сложните детайли на организма, като осигуряват ценна представа за древния живот и условията, при които се е случило вкаменяването. Примерите за всеобхватна минерализация включват вкаменени кости, черупки, дърво и листа.