Au cours de sa remontée vers la surface et de son stockage dans une chambre magmatique, un magma refroidit. Il peut arriver directement en surface, il subit alors peu de modification. Mais lorsqu'il stagne dans les chambres magmatiques, son refroidissement, plus intense, va entraîner des modifications dans sa composition.
Lors du refroidissement, il y cristallisation des minéraux (comme le sel d'eau de mer cristallise lors de l'évaporation). Mais cette cristallisation n'a pas lieu en même temps pour tous les minéraux. En effet les minéraux ne peuvent cristalliser que dans certaines conditions de température et de pression. Il peut y avoir recristallisation des même minéraux que ceux de la roche d'origine (dont est issu le magma) mais souvent ce sont de nouvelles espèces minérales qui se forment. Des substitutions d'ions peuvent avoir lieu (rayons ioniques semblables, charge plus forte comme Na+ et Ca++). Enfin, les minéraux entrant dans la composition des premiers cristaux ne sont plus disponibles dans le magma. Ainsi au fur et à mesure du refroidissement, le magma s'appauvrit en certains éléments chimiques (ceux entrant dans la composition des cristaux) et s'enrichit en conséquence des autres éléments (quand de l'eau de mer s'évapore, l'eau encore liquide est de plus en plus riche en sel). C'est le phénomène de la cristallisation fractionnée.

Un exemple est celui du Rubidium. Présent en faible quantité dans le magma d'origine, il se concentre au fur et à mesure de la cristallisation fractionnée. Cette caractéristique est utilisée pour connaître l'origine d'un magma.
Il peut aussi y avoir cristallisation fractionnée quand les minéraux formés se déposent par gravité et n'entrent plus en relation avec le liquide, il n'y a plus alors d'échanges d'ions et le liquide devient plus concentré en certains ions que d'autres. La silice se cristallisant à faible température (en dernier), on peut ainsi observer une acidification de plus en plus grande au fur et à mesure du refroidissement d'un magma. En effet tous les autres minéraux cristallisant avant, le magma restant voit sa teneur en silice devenir de plus en plus importante.

Le mélange des minéraux dans un magma peut modifier certaines de leurs caractéristiques : si on regarde 2 espèces minérales différentes, le mélange de celles-ci peut permettre une température de fusion inférieure à la température de fusion de l'espèce la plus fusible prise isolément, c'est le point eutectique.

En plus de cette cristallisation fractionnée, la stabilité des minéraux va intervenir. En effet les cristaux ne sont stables que dans des conditions très précises de température et de pression (et d'environnement chimique). Ainsi les premiers cristaux formés à haute température vont se dissoudre à des températures plus faibles. L'olivine, par exemple, qui est un des premiers cristaux à se former, va donner un pyroxène lors de la baisse de température du magma. Les pyroxènes vont eux-même être détruits pour donner des amphiboles si la baisse de température se poursuit. Cette suite réactionnelle se poursuit avec la cristallisation de biotite au dépend des amphiboles puis de muscovite au dépend de la biotite. La formation de quartz est le terme final qui se forme lors de la cristallisation complète du magma. Pour des solutions solides (minéraux isomorphes comme les plagioclases) il y aura enrichissement ou non, de certains minéraux selon le temps de refroidissement d'un mélange liquide. A forte température c'est l'anorthite qui se cristallise, le magma restant s'enrichit donc en albite (il y a de plus en plus de Ca et de moins en moins de Na).Dans ce cas précis, l'anorthite n'est pas détruite mais reste protégée par les formations d'albites (et des minéraux intermédiaires).

A travers ces différentes caractéristiques, il a été possible de classer des minéraux selon leur ordre d'apparition en fonction de la température et de la teneur en SiO2 du magma initial : (Suite réactionnelle de Bowen)