La roccia metamorfica si forma sottoterra attraverso un processo che modifica la struttura molecolare di una roccia a causa di pressione, calore e reazioni chimiche. Una roccia metamorfica si forma da una roccia madre chiamata protolite. A seconda delle condizioni, un protolito può trasformarsi in qualsiasi roccia metamorfica. Poiché i protoliti sono in grado di subire enormi cambiamenti, identificarli a volte è difficile per i geologi.
Le rocce metamorfiche possono essere formate solo quando la composizione fisica e chimica di una roccia viene alterata senza che la roccia madre si sciolga. Le condizioni in cui le rocce sono esposte determinano l'esatta composizione chimica e minerale della risultante roccia metamorfica.
Sotto estreme pressioni, come tra due placche tettoniche in collisione, i minerali di un gruppo di rocce metamorfiche si uniscono e si allineano per formare una foliazione, che appare come strisce nella roccia. Un esempio di roccia pesantemente foliata è gneiss.
In alternativa, le aree altamente riscaldate, ad esempio vicino alle camere del magma, producono rocce metamorfiche molto diverse. Un esempio è Hornfels.
Un'altra area per il metamorfismo si trova in una zona di subduzione in cui le placche oceaniche si scontrano e si piegano sotto le placche continentali. Poiché queste aree ad alta pressione si trovano vicino all'oceano, sono più fredde e producono diversi risultati metamorfici. Un esempio di questo è la creazione di un minerale blu chiamato glaucofano. Questo minerale nella roccia finge di alta pressione e crea blueschist, una versione blu di scisto.
Un protolite può cambiare un certo numero di volte prima di raggiungere il suo stadio metamorfico finale. Ad esempio, lo gneiss può iniziare come scisto che si trasforma in ardesia, filla, scisto e infine gneiss.
