岩石学上の「大理石」は石灰岩がマグマの熱を受けて変成、再結晶したもの。結晶質石灰岩（けっしょうしつせっかいがん、crystalline limestone）という。主な構成鉱物は方解石で、個々の結晶が肉眼で見える大きさになっていることも多い。化石や層状構造など、元の石灰岩ができた時の内部構造はほとんど残っていないのが普通である。スカルンと呼ばれる金属鉱床を従う事がある。