大理岩是一种颗粒状变质岩，是石灰岩或白云岩遭受高温高压而形成的。
石灰岩通常由碳酸钙从水中析出，或者有机物残骸沉积而成。当石灰岩深埋在比较古老的地壳层中，在上方厚厚的沉积岩层的热力和压力作用下，或岩浆侵入的接触高温作用下，碳酸钙发生重结晶，形成方解石或白云石颗粒的互锁结构，呈现出大理岩的糖状和亮片状外观。
大理岩由方解石或白云石颗粒互锁组成，后者叫做白云质大理岩。
纯净的大理岩呈现白色，几乎完全由方解石组成，原灰岩中的杂质常在变质过程中结晶，而使大理岩含杂质。最常见的杂质是石英、云母、石墨、氧化铁、小黄铁矿晶体。其他大理岩中也存在石灰或镁氧硅酸盐，包括透辉石、透闪石、拉长石、钠长石、钙长石、石榴石、维苏威石、尖晶石、黝帘石、绿帘石、电气石和楣石。杂质含量较高时，大理岩会具有不同的纹理和颜色。
白色大理岩常被用来模仿和田玉，但不同颜色的纹理花纹会出卖它。
蛇纹石化大理岩即中国四大玉石之一蓝田玉，是中国开发利用最早的玉种之一，因产于陕西省西安市的蓝田山而得名，古诗云：“蓝田日暖玉生烟”，说的即是蓝田玉。
大理岩颗粒细腻，质地较软，非常适合雕刻，因此从古至今是雕塑家的挚爱。
北京故宫各大殿台基周围的栏杆，就是用纯白色大理岩制作的。我们将这种纯白色的大理岩叫作汉白玉。这些汉白玉基本都产于北京市房山区大石窝镇高庄及南尚乐乡石窝。
米开朗琪罗的《大卫》（创作于1501年至1504年间）就是用意大利卡拉拉出产的大理岩雕刻而成。雕塑家多纳泰罗、卡诺瓦也常常使用大理岩做雕刻。
位于意大利罗马的君士坦丁凯旋门，建于公元4世纪，也是一座大理岩拱门。它是许多现代拱门的原型，其中包括伦敦的大理岩拱门（Marble Arch）。
林肯纪念堂的大理岩林肯像
大理岩在全世界分布广泛，最主要的产出国有四个：中国、意大利、西班牙、印度。这也解释了为什么大理岩在中国、意大利等国得到广泛应用的原因。
布宜诺斯艾利斯湖上覆盖着厚厚的大理岩