Sandstein ist ein Sedimentgestein, welches durch die Verkittung (Zementation) von lockerem Sand entsteht. Er ist im Gegensatz zu chemischen und biogenen (von Lebewesen abgelagerten) Gesteinen wie Kalkstein oder Kohle klastischen Ursprungs, besteht also aus Trümmern verwitterter und abgetragener Gesteine. Da Quarz ein relativ verwitterungsresistentes Mineral ist, welches außerdem in sehr vielen Gesteinen vorkommt, reichert es sich beim Verwitterungs- und Transportprozess stark an, während andere Mineralkörner zerfallen. Deshalb bestehen die Sandsteine ganz überwiegend aus diesem Mineral. Bei einem erhöhten Anteil anderer Minerale nennt man das Gestein Arkose (bei Feldspäten) oder Grauwacke (bei Gesteinsbruchstückchen).

Die wichtigsten Entstehungsräume für Sandsteine sind die Meere, dabei vor allem die küstennahen Flachmeere, die Schelfe. Der Sand stammt aber meist vom Festland und wird durch Flüsse und Meeresströmungen an seinen endgültigen Ablagerungsort transportiert. Es gibt aber auch zahlreiche Sandsteinvorkommen, die auf dem Festland entstanden sind. Durch den Auflastdruck der jüngeren, überlagernden Ablagerungen und die natürlichen Chemikalien des Meer- oder Grundwassers und teilweise auch durch Beimischungen im Sandstein selbst kommt es zur Verfestigung (Diagenese) des Sandes. Dieser Prozess läuft unterschiedlich schnell ab und dauert zwischen wenigen Jahrzehnten und mehreren Millionen Jahren. Die Farbe von Sandstein kann, genauso wie die von Sand, variieren, übliche Farben sind gelb, braun, rot, grau und weiß.

Sandstein ist ein auf der Erdoberfläche sehr weit verbreitetes Gestein und kommt praktisch auf allen Kontinenten vor. Dort tritt er bevorzugt auf geologisch älteren Plattformen auf, die aber in ihrer Geschichte einst Beckenräume gewesen sind. Ein weiterer wichtiger Verbreitungs- und Entstehungsraum sind die aktuellen Schelfmeere und Kontinentalränder.