Pri prodorni mineralizaciji celoten organizem, vključno z njegovimi notranjimi strukturami in mikroskopskimi podrobnostmi, nadomesti mineralna snov. Ta vrsta petrifikacije se pojavi, ko voda ali podzemna voda, bogata z mineralno, vdrla v ostanke organizma in postopoma nadomešča organski material z minerali. Minerali so lahko silicijev dioksid (kremen), kalcit (kalcijev karbonat), pirit (železni sulfid) ali druge mineralne spojine.
Prodorna mineralizacija povzroči nastanek trdnih kamnitih replik prvotnega organizma. Te replike ohranjajo obliko, obliko in zapletene podrobnosti organizma, ki zagotavljajo dragocen vpogled v starodavno življenje in pogoje, v katerih je prišlo do petrifikacije. Primeri prodorne mineralizacije vključujejo fosilizirane kosti, školjke, les in liste.