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骨リモデリングにおける骨化（骨形成または骨石灰化とも呼ばれる）は、骨芽細胞と呼ばれる細胞によって新しい骨物質が沈着するプロセスです。これは骨組織形成と同義です。[ 1 ]正常で健康な骨組織の形成には、2 つのプロセスがあります。[ 2 ]膜内骨化は、原始結合組織（間葉）への骨の直接沈着であり、軟骨内骨化（軟骨内骨化とも呼ばれる）は、軟骨を前駆体として関与します。
骨折治癒において、軟骨内骨形成は最も一般的なプロセスであり、例えば石膏で治療された長骨の骨折では軟骨内骨形成が起こりますが、金属プレート、ネジ、ピン、ロッド、釘を用いた観血的整復固定術で治療された骨折は膜内骨形成によって治癒することがあります。
異所性骨化とは、骨組織が骨格外の場所に形成される、しばしば非典型的なプロセスです。石灰化はしばしば骨化と混同されます。石灰化とは、細胞や組織内でカルシウムを主成分とする塩や結晶が形成されることと同義です。これは骨化の過程で起こるプロセスですが、必ずしもその逆ではありません。
骨の発達が引き起こされる正確なメカニズムはまだ解明されていないが、成長因子やサイトカインが何らかの役割を果たしていると考えられている。
膜内骨化によって、頭蓋骨、下顎骨、寛骨の扁平骨が形成される。
骨芽細胞が集まって骨化中心を形成します。その後、骨芽細胞は骨様組織（カルシウムと結合する性質を持つ、非石灰化コラーゲン・プロテオグリカンマトリックス）の分泌を開始します。カルシウムが骨様組織に結合すると、マトリックスが硬化し、骨芽細胞はその中に閉じ込められて骨細胞へと変化します。
骨芽細胞が骨様組織を分泌し続けると、血管を取り囲み、海綿骨（または骨梁）の形成につながります。これらの血管は最終的に赤色骨髄に発達します。骨表面の間葉系細胞は、骨膜と呼ばれる膜を形成します。骨芽細胞は既存の基質と並行して骨様組織を分泌し、緻密骨（皮質骨）の層を形成します。[ 4 ]
軟骨内骨化、または軟骨内骨化とは、長骨やその他の骨の形成過程のことである。これには硝子軟骨の前駆細胞が必要である。軟骨内骨化には2つの骨化中心が存在する。
プライマリーセンター
長骨では、骨組織はまず骨幹（骨幹部の中央部）に現れます。軟骨細胞が増殖して骨梁を形成します。軟骨は徐々に侵食され、硬化した骨に置き換わり、骨端に向かって広がっていきます。軟骨を囲む軟骨膜層は骨膜を形成し、骨形成細胞が生成されます。これらの細胞は骨の外側を囲む襟状の構造を作り、内側の髄腔を再構築します。
栄養動脈は、骨幹の小さな開口部である栄養孔を通って骨に入り込みます。そして、骨化中心に侵入し、骨形成細胞（外側には骨芽細胞、内側には破骨細胞）を運び込みます。栄養孔の管は、骨の一方の端が他方の端よりも活発に成長している場合、骨の成長が活発な端から離れる方向に伸びます。骨の両端が同じ速度で成長している場合、栄養動脈は骨に対して垂直になります。
他のほとんどの骨（例えば椎骨）にも一次骨化中心があり、骨は同様の方法で形成される。
二次センター
二次骨化中心は一般的に骨端に現れる。二次骨化は主に出生後に起こる（ただし、大腿骨遠位端と脛骨近位端は胎児期9ヶ月目に起こる）。骨端動脈と骨形成細胞が骨端に侵入し、軟骨を侵食する破骨細胞と骨芽細胞を沈着させ、骨を形成する。これは長骨の両端で起こるが、指と肋骨では片端のみで起こる。
脊椎動物において骨が構造要素としてどのように進化してきたかについては、いくつかの仮説が提唱されている。1つの仮説は、骨はミネラルを貯蔵するように進化した組織から発達したというものである。具体的には、カルシウムを主成分とするミネラルが軟骨に貯蔵され、骨はこの石灰化した軟骨からの適応的発達であった。 [ 5 ]しかし、他の可能性としては、骨組織が浸透圧バリアとして、あるいは保護構造として進化したというものがある。