A hematita é formada principalmente pela precipitação de ferro dissolvido em ambientes marinhos. O mineral também surge via vulcanismo e metamorfismo de contato.
A hematita é um dos minerais terrestres mais predominantes que ocorre naturalmente em rochas ígneas, metamórficas e sedimentares. A solidificação do ferro dissolvido em hematita é impulsionada pela ação bacteriana, que ocorreu há bilhões de anos. Microrganismos marinhos primordiais que eram capazes de fotossíntese liberavam oxigênio como um subproduto do processo. O oxigênio reagiu com o ferro dissolvido para formar hematita. Isso resultou na deposição do mineral no fundo dos oceanos da Terra, onde eventualmente é levado para a costa.
A atividade vulcânica também contribui para a formação de hematita por meio de um processo de cristalização que ocorre durante a diferenciação do magma. Isso faz com que a hematita seja intrudida ou extrudada em várias rochas ígneas. A hematita se forma em rochas metamórficas por meio de metamorfismo de contato quando o material fundido quente se combina com as rochas próximas.