ทองคำเป็นแร่โลหะธรรมชาติซึ่งมีการเกิดได้ ๒ แบบ คือ แบบปฐมภูมิและแบบทุติยภูมิ ทั้งนี้โดยทั่วไปแล้วทองคำเป็นส่วนประกอบของหิน ดิน หรือแม้แต่น้ำทะเล
หินอัคนีมีทองคำเป็นส่วนประกอบประมาณ ๐.๐๐๓๕ ส่วนในล้านส่วน
หินชั้นมีทองคำเป็นส่วนประกอบประมาณ ๐.๐๔๐๓ ส่วนในล้านส่วน
หินแปรมีทองคำเป็นส่วนประกอบประมาณ ๐.๐๑๐๙ ส่วนในล้านส่วน
น้ำทะเลมีทองคำเป็นส่วนประกอบประมาณ ๐.๐๐๐๐๔ ส่วนในล้านส่วน
คือ แหล่งแร่ทองคำที่เกิดจากกระบวนการทางธรณีวิทยา เช่น สายน้ำแร่ร้อน กระบวนการเติมสารละลายซิลิกา กระบวนการแปรสัมผัส ฯลฯ กระบวนการดังกล่าว ทำให้เกิดการสะสมตัวของแร่ทองคำในหินชนิดต่าง ๆ ทั้งหินอัคนี หินชั้น และหินแปร โดยอาจพบทองคำในลักษณะฝังประหรือเป็นสายแร่ในเนื้อหินซึ่งสามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า แต่ส่วนใหญ่มองไม่เห็นด้วยตาเปล่าแต่จะทราบปริมาณของแร่ทองคำในเนื้อหิ จากการเก็บตัวอย่างหินและส่งวิเคราะห์ทางเคมีเท่านั้น แหล่งแร่ทองคำที่เกิดแบบปฐมภูมิในประเทศไทย ได้แก่
แหล่งแร่ทองคำโต๊ะโมะ จังหวัดนราธิวาส
แหล่งแร่ทองคำเขาสามสิบ จังหวัดสระแก้ว
แหล่งแร่ทองคำชาตรี จังหวัดพิจิตรและเพชรบูรณ์
แหล่งแร่ทองคำดอยตุง จังหวัดเชียงราย
แหล่งแร่ทองคำเขาพนมพา จังหวัดพิจิตร
เกิดจากการผุพังของหินที่มีแร่ทองคำเป็นส่วนประกอบหรือจากแหล่งแร่ทองคำแบบปฐมภูมิ ทองคำจะหลุดออกมาเป็นเม็ดกลมหรือเกล็ดเล็ก ๆ และพบในแหล่งที่ใกล้เคียงกับแหล่งแร่แบบปฐมภูมิโดยสะสมตัวในที่เดิมหรือถูกน้ำชะล้างพัดพาไปสะสมตัวใหม่ในบริเวณต่าง ๆ ที่เหมาะสม เช่น เชิงเขา ลำห้วย ในตะกอนกรวดทรายในลำน้ำใหญ่ ชาวบ้านจะนำดินหรือตะกอนทางน้ำมาร่อนและเลียง คือ ไล่สิ่งที่ไม่บริสุทธิ์ออกจากแร่เพื่อค้นหาเกล็ดหรือเม็ดทองคำแหล่งแร่ทองคำที่เกิดแบบทุติยภูมิในประเทศไทย ได้แก่
แหล่งแร่ทองคำบ้านป่าร่อน จังหวัดประจวบคีรีขันธ์
แหล่งแร่ทองคำบ้านนาล้อม จังหวัดปราจีนบุรี
แหล่งแร่ทองคำบ้านทุ่งฮั้ว จังหวัดลำปาง
แหล่งแร่ทองคำดอยตุง จังหวัดเชียงราย
แหล่งแร่ทองคำเขาพนมพา จังหวัดพิจิตร
แหล่งแร่ทองคำในประเทศไทยพบกระจายอยู่ทั่วไปในหลายจังหวัดยกเว้นพื้นที่ในส่วนที่เป็นที่ราบสูงโคราชและพื้นที่ราบลุ่มภาคกลางตอนล่าง พื้นที่ที่มีศักยภาพของแร่ทองคำสูงมีอยู่ ๒ บริเวณ บริเวณแรก คือ ขอบตะวันตกและตอนเหนือของที่ราบสูงโคราชตั้งแต่จังหวัดเลย เพชรบูรณ์ หนองคาย ลงมาทางตอนบนของภาคกลางและบางส่วนของภาคตะวันออกในจังหวัดพิจิตร นครสวรรค์ ลพบุรี ปราจีนบุรี สระแก้ว ชลบุรี และระยอง อีกบริเวณคือทางภาคเหนือตั้งแต่จังหวัดเชียงราย เชียงใหม่ ลำปาง อุตรดิตถ์ สุโขทัย แพร่ และตาก ส่วนในพื้นที่อื่น ๆ มักพบทองคำกระจายอยู่ทั่วไป เช่น บ้านป่าร่อน อำเภอบางสะพาน จังหวัดประจวบคีรีขันธ์ แหล่งโต๊ะโมะ อำเภอสุคิริน จังหวัดนราธิวาส อำเภอปาย จังหวัดแม่ฮ่องสอน และอำเภอทองผาภูมิ จังหวัดกาญจนบุรี