核形石的成因主要涉及微生物活動、化學沉澱過程以及水體環境的相互作用。具體來說，核形石的形成過程包括以下幾個階段：
核心形成階段：藍藻等微生物形成微生物膜，並包裹一些碎屑物質，這些微生物膜內部由於微生物的生命活動而偏鹼性，有利於碳酸鈣沉澱。
殼層形成階段：隨著時間推移，碳酸鈣不斷形成，微生物膜和包裹的物質被不斷鈣化，形成了一層碳酸鈣一層有機質的結構。
沉積搬運階段：形成的核形石在一定水動力條件下滾動甚至懸浮，進行沉積。
成岩後生階段：在成岩過程中，核形石的化學成分和結構進一步發生變化，形成最終的形態。
此外，核形石的形成還受到水體環境的嚴重影響，通常發育於潮下、潮間溫度、鹽度或鹼度過高的間隙高能環境。核形石的沉積環境包括灘地、潮下低能帶和瀉湖等。