Fósseis são restos de plantas ou animais, inteiros ou fragmentados, preservados por processo natural e descobertos depois. O conhecimento da vida vegetal passada vem de restos fossilizados fragmentários preservados em rochas estratificadas. A vida geológica passada pode ser estudada por meio de fósseis. A base da fossilização depende das condições ambientais onde o processo ocorreu.
Em fósseis petrificados, substâncias minerais inorgânicas substituem substâncias orgânicas das partes do corpo, partícula por partícula, em detalhes, até restar apenas uma duplicata exata. O original se perde por desintegração, e o fóssil resultante mantém as características externas.
Neste método, partes reais de corpos mortos ou o corpo inteiro de um animal com seus tecidos originais são preservados em gelo ou químicos. Exemplo: partes delicadas de insetos, crustáceos e aranhas preservadas intactas em xisto betuminoso, alcatrão ou âmbar. Insetos preservados em âmbar (resina fossilizada de pinheiro). Mamutes congelados recuperados do gelo do Ártico ainda estão frescos.
Moldes naturais de animais formam-se pelo endurecimento e posterior conversão das regiões circundantes aos organismos. O organismo enclausurado se desintegra e é removido por processo natural, enquanto a rocha circundante forma uma cavidade que retrata a morfologia externa exata do organismo. Em moldes, nem o animal nem seus detalhes minúsculos são preservados. Águas-vivas, asas de insetos e folhas são preservadas assim.
Às vezes, o corpo de um organismo ficou em lama ou argila. A impressão do corpo endurece e forma um molde. Às vezes, moldes são preenchidos com outros materiais formando um molde. O molde mostra a forma do organismo, mas não estruturas internas. Similarmente, cavidades de crânios ou conchas podem ser preenchidas com sedimento endurecido ou formar molde natural das partes moles contidas.
Tipo especial de fósseis de carcaças completas congeladas no gelo da Sibéria e Alasca. Animais originais — com partes mais ou menos intactas — são preservados, como mamutes ou rinocerontes lanudos.
Animal andando em lama parcialmente endurecida pode deixar pegada que se preserva.
Estruturas duras como ossos, dentes, conchas, etc., são preservadas em estratos geológicos e permanecem mais ou menos inalteradas.