Tonminerale entstehen an der Erdoberfläche durch Verwitterung von Silikatmineralen (siehe auch: Modellfall der Silikatverwitterung). Sie bilden sich aber auch während der Diagenese, der Umwandlung eines Locker- in ein Festgestein, wo das Auftreten bestimmter Tonminerale als Anzeiger für den Diagenesefortschritt verwendet werden kann.

Tonhaltige Böden zeichnen sich dadurch aus, dass sie leicht Wasser und mineralische wie organische Nährstoffe binden können. Die hohe spezifische Oberfläche der sehr feinkörnigen Minerale und die Polarität der Mineralflächen ermöglicht Stoffadsorption an den Aussenflächen. Einige Tonminerale können Wasser, Kationen und organische Moleküle reversibel in ihre Struktur eingelagern. Dieses Verhalten ist besonders bei Smectiten und Montmorillonit-Mineralien zu beobachten, bei denen der Einbau mit einer Quellung des Schichtstapels einhergeht.

In der Industrie werden Tonminerale auch wegen ihrer Eigenschaft als Ionentauscher verwendet, z.B. zur Säuberung von Trinkwasser und zum Entfärben von Lösungen.

Beispiele für Tonminerale sind: