重结晶作用是指沉积下来的矿物质在温度、压力的影响下所进行的结晶作用。如非晶质(胶状) 蛋白石脱水后变为隐晶质的玉髓，玉髓重结晶变为晶质石英。因此，重结晶作用是使沉积矿物由非晶质向隐晶质、晶质体变化，颗粒由小变大的过程。重结晶作用是化学岩或生物化学岩成岩的主要作用方式。
重结晶作用是变质作用的一种重要方式，它对变质岩结构构造的形成产生重大的影响。重结晶作用的强度和速度即受原岩成分和结构的控制，也与各种变质作用因素有关。概略地说，原岩成分愈单一(硅质岩、碳酸盐岩)，颗粒越细(粘土结构、粉砂质结构)愈有利于重结晶的进行；反之，原岩成分愈复杂，颗粒越粗，则越不利于重结晶的进行。温度愈高，化学活动性流体含量越充分，越有利于重结晶的进行。因为热能的增加可加速矿物在间隙溶液中的溶解，还可增大这些组分在溶液中的扩散速度和距离，这些都有利于重结晶作用的进行，并形成较粗的颗粒。在重结晶过程中首先是组分从矿物颗粒表面转入间隙H20、CO2为主的流体相溶液中，再通过扩散作用迁移到正在生长着的颗粒表面。在整个过程中流体相起着重要的溶剂作用。应力加大一般也有利于重结晶作用。
同种物质在同体积、同质量的情况下，颗粒越小，所占的面积越大，因而表面能也大，而溶解度恰好与表面能成正比，故颗粒越小，越易于被溶解，而相应的大颗粒则比较稳定；易于成长。故重结晶作用的结果，使岩石的粒度变粗变均匀。
重结晶作用是一种重要的变质方式，它对形成变质岩结构构造有重要意义。重结晶后矿物颗粒的大小与原岩成分及结构有关，一般在相同的变质条件下，成分较单纯的岩石(如碳酸盐岩类、硅质岩等)重结晶作用显著，岩石颗粒越大，成分越复杂，越不易于重结晶作用的进行。
碳酸盐沉积物的重结晶作用有两种趋势：“进变新生变形”、“退变新生变形”作用。
①共轴交代边：如一颗海百合碎片交代了周围基质，形成交代边，并仍埋置于基质之中；交代边含有基质残余物，较海百合稍暗，可与
亮晶胶结物的共轴生长边相区别。②颗粒重结晶：可破坏原始结构及构造，晶粒增大；如放射状球粒(原为泥晶构)，具粒状结构的软体动物贝壳碎片(原为泥晶结构，同心状构造)等都是颗粒重结晶的结果。③灰岩中的粒状镶嵌方解石斑块：晶粒内常含基质矿物包体，色较浑暗，边界弯曲，很少见贴面结合，常破坏颗粒边界，不具世代结构。④微亮晶灰岩：海成灰泥受淡水冲洗、淋滤作用，文石、高镁方解石全部转化并重结晶为微亮晶方解石，形成微亮晶灰岩。⑤生物碎屑重结晶：由于组成生物骨骼的矿物成分及内部结构的不同，对重结晶的敏感性也不同。重结晶从易到难的顺序为：珊瑚-绿藻-软体动物一远洋有孔虫．滩型有孔虫．纺锤虫．海百合．红藻。⑥假斑状结构：泥晶灰岩中“比面”大的微小矿物受应力后容易溶解，向某些晶粒较大的矿物或结晶骨片集中长大，形成假斑状结构。
退变重结晶作用：①鲕粒、骨粒等的泥晶化边：由于蓝藻类从颗粒表面向中心钻孔，钻孔中不断地被泥晶方解石充填形成泥晶化的边，这种作用又称为泥晶化作用。②碎粒泥晶化作用：颗粒受到压碎(类似压碎变质中的碎粒化作用)，可以将砂屑灰岩转变成泥晶灰岩。③生物的压碎泥晶化现象(如海百合碎片)。