礦化作用區別於一般礦化作用的顯著特徵是通過有機大分子和無機離子在界面處的相互作用。從分子水平上控制無機礦物相的結晶、生長，從而使生物礦物具有特殊的分級結構和組裝方式 。近年來研究表明，生物體對生物礦化過程的控制是一個複雜的多層次過程，其中，生物大分子產生排布以及它們與無機礦物相的持久作用是生物礦化過程的兩個主要方面。一般認為生物體內的礦化過程分為四個階段。
(1)有機質的預組織：生物體內不溶有機質在礦物沉積前構造一個有組織的微反應環境，該環境決定了無機物成核的位置和形成礦物的功能。該階段是生物礦化進行的前提。
(2)界面分子識別：在已形成的有機大分子組裝體的控制下，無機物在溶液中通過靜電力作用、螯合作用、氫鍵、範德華力等作用在有機-無機界面處成核。分子識別是一種具有專一性功能的過程，它控制著晶體的成核、生長和聚集。
(3)生長調製：無機礦物相生長過程中，晶體的形態、大小、取向和結構受生物體有機質的調控，並初步組裝得到亞單元。該階段通過化學矢量調節賦予了生物礦化物質具有獨特的結構和形態。
(4)外延生長：在細胞參與下，亞單元組裝形成多級結構的生物成因礦物。該階段是造成天然生物礦化材料與人工材料差別的主要原因。而且是複雜超精細結構在細胞活動中的最後修飾階段。
生物礦化是一個複雜的動態的過程，受到生物有機質、晶體自身生長機制，以及外界環境等各方面的綜合調控作用。仿生礦化模型的建立以及相關機理的深入研究．為在有機組分內合成無機材料，進而利用生物成因礦物的力學性質研究，製備具有高斷裂韌性和高強度的仿生材料提供了理論基礎。