牙石由菌斑和软垢钙化而成，是一种沉积于牙面或修复体表面的钙化或正在钙化的菌斑及软垢，由唾液或龈沟液中的矿物盐逐渐沉积而成，形成后不易除去。
牙石对口腔而言是一种异物体，它会不断刺激牙周组织，并会压迫牙龈，影响血液循环，造成牙周组织的病菌感染，引起牙龈发炎萎缩，形成牙周囊袋。当牙周囊袋形成后，更易使食物残渣、牙菌斑和牙结石等的堆积，这种新的堆积又更进一步的破坏更深的牙周膜，如此不断的恶性循环的结果，终至牙周支持组织全部破坏殆尽，而使牙齿难逃拔除的恶运。
一、环境碱化
1、唾液：唾液中含可溶性的酸性磷酸钙和酸性碳酸钙，当唾液分泌到口腔，二氧化碳逸出，唾液呈碱性，菌斑、软垢周围环境碱化，pH升高时，可溶性钙盐就变成不溶性钙盐沉积下来。
2、细菌：菌斑和软垢中的细菌，能使唾液中的尿素分解成氨，使唾液碱化，pH升高，钙盐易沉积。
二、磷酸酯酶升高
正常牙龈组织中含磷酸酯酶，在炎症或外伤时，酶含量增加，牙菌斑和脱落的上皮细胞也能释放磷酸脂酶，使唾液中的磷酸盐沉积;还有一种碳酸酐酶，使唾液放出二氧化碳，促使不溶性钙盐沉积。
三、胶样蛋白质逸出
唾液中含有一种胶样蛋白质，能粘合钙、磷离子，使唾液中的磷酸盐维持过饱和状态，当唾液停滞于牙面，胶体沉降，过饱和状态不能维持，磷酸钙盐则沉积出来。
四、矿化核心
矿化物沉积必须存在钙化的核心，菌斑中的细菌、上皮细胞和细胞间质可能成为主要的核心物质。菌斑细胞间的基质，主要为蛋白多糖复合物，可以从唾液中络合钙盐成为钙化中心。菌斑中的细菌本身也是一种基质，如纤毛菌属和放线菌属，可构成有机的支架，吸附矿物质沉积于牙面。
温馨提示：牙石形成的速度因人而异，同一个体口腔内不同牙位的沉积速度也不相同。这与机体代谢、唾液成分、龈沟液成分、菌斑多少、食物性质有关，如软食以及带粘性的食物易沉积牙石。此外，还和牙齿排列、牙面粗糙、口腔卫生状况等有关。儿童的牙石少于成人，可能与菌系不同有关。