在钟状期后期，成釉器的内釉上皮分化成熟，并对牙乳头发生诱导作用。与内釉上皮基底膜接触的牙乳头细胞，分化为高柱状的成牙本质细胞。该细胞核位于细胞基底部，在细胞顶端细胞器增多，有发达的高尔基体、粗面内质网与核糖体。这些结构说明细胞具备合成蛋白质的功能。
成牙本质细胞分化之后，开始形成牙本质的有机基质。由成牙本质细胞合成工型胶原分泌到牙乳头的基质中。最先分泌到细胞外的胶原纤维比较粗大，分布在基底膜下的基质中，纤维与基底膜垂直。这些粗大的纤维与基质共同形成最早的牙本质基质即罩牙本质。由于成牙本质细胞体积增大，细胞外间隙消失，细胞向基底膜一侧伸出短粗的突起，同时细胞体向牙髓中央移动，在其后留下胞质突埋在基质中，形成成牙本质细胞突起。偶尔有的突起能穿过基底膜，形成釉梭。
在成牙本质细胞突起形成的同时，细胞质中出现一些膜包被的小泡，称为基质小泡，并分泌到大的胶原纤维之间。在细胞外小泡中磷灰石以单个晶体形式存在，以后晶体长大，小泡破裂，泡内晶体成簇地分散在突起的周围和牙本质基质中。晶体继续长大并互相融合，最后形成矿化的牙本质。
牙本质的矿化形态主要是球形矿化。磷灰石晶体不断生长，形成钙球。钙球进一步长大融合形成单个的钙化团，再融合为成片的牙本质。偶尔在该处球形钙化团不能充分融合，而存留一些小的未矿化的基质，即球间牙本质。在牙本质形成中，矿物质沉积晚于牙本质有机基质的形成，因此在成牙本质细胞层与矿化的牙本质间总有一层有机基质，称为前期牙本质。