牙石由菌斑和軟垢鈣化而成，是一種沉積于牙面或修復體表面的鈣化或正在鈣化的菌斑及軟垢，由唾液或齦溝液中的礦物鹽逐漸沉積而成，形成后不易除去。
牙石對口腔而言是一種異物體，它會不斷刺激牙周組織，并會壓迫牙齦，影響血液循環，造成牙周組織的病菌感染，引起牙齦發炎萎縮，形成牙周囊袋。當牙周囊袋形成后，更易使食物殘渣、牙菌斑和牙結石等的堆積，這種新的堆積又更進一步的破壞更深的牙周膜，如此不斷的惡性循環的結果，終至牙周支持組織全部破壞殆盡，而使牙齒難逃拔除的惡運。
一、環境堿化
1、唾液：唾液中含可溶性的酸性磷酸鈣和酸性碳酸鈣，當唾液分泌到口腔，二氧化碳逸出，唾液呈堿性，菌斑、軟垢周圍環境堿化，pH升高時，可溶性鈣鹽就變成不溶性鈣鹽沉積下來。
2、細菌：菌斑和軟垢中的細菌，能使唾液中的尿素分解成氨，使唾液堿化，pH升高，鈣鹽易沉積。
二、磷酸酯酶升高
正常牙齦組織中含磷酸酯酶，在炎癥或外傷時，酶含量增加，牙菌斑和脫落的上皮細胞也能釋放磷酸脂酶，使唾液中的磷酸鹽沉積;還有一種碳酸酐酶，使唾液放出二氧化碳，促使不溶性鈣鹽沉積。
三、膠樣蛋白質逸出
唾液中含有一種膠樣蛋白質，能粘合鈣、磷離子，使唾液中的磷酸鹽維持過飽和狀態，當唾液停滯于牙面，膠體沉降，過飽和狀態不能維持，磷酸鈣鹽則沉積出來。
四、礦化核心
礦化物沉積必須存在鈣化的核心，菌斑中的細菌、上皮細胞和細胞間質可能成為主要的核心物質。菌斑細胞間的基質，主要為蛋白多糖復合物，可以從唾液中絡合鈣鹽成為鈣化中心。菌斑中的細菌本身也是一種基質，如纖毛菌屬和放線菌屬，可構成有機的支架，吸附礦物質沉積于牙面。
溫馨提示：牙石形成的速度因人而異，同一個體口腔內不同牙位的沉積速度也不相同。這與機體代謝、唾液成分、齦溝液成分、菌斑多少、食物性質有關，如軟食以及帶粘性的食物易沉積牙石。此外，還和牙齒排列、牙面粗糙、口腔衛生狀況等有關。兒童的牙石少于成人，可能與菌系不同有關。