I fossili sono resti di organismi vissuti nel passato geologico, che si sono eccezionalmente conservati e si ritrovano all’interno delle rocce e dei sedimenti. Gli organismi possono essere sia animali che vegetali e si considerano fossili non solo le parti scheletriche o i gusci, ma anche le impronte, i modelli interni e persino gli escrementi.
La fossilizzazione è un evento molto raro che avviene soltanto in determinate condizioni. La sequenza di eventi che portano alla fossilizzazione ed al ritrovamento dei resti fossili inizia inevitabilmente con la morte di un organismo. Le sue spoglie vanno poi incontro ai processi di decomposizione. Le parti più resistenti, cioè le ossa, i denti, i gusci, le corna ecc., se sepolte abbastanza rapidamente dal sedimento, subiranno una serie di processi di tipo fisico-chimico che le trasformeranno in fossili.

Il primo processo cui vanno incontro le spoglie degli organismi dopo la morte è la decomposizione delle parti molli. Questo spiega perché la documentazione fossile è più ricca per quegli organismi che possiedono parti dure come ossa o gusci. Il corpo di un organismo può inoltre rimanere nel luogo della morte oppure essere trasportato in zone lontane, in genere ad opera di acque marine o fluviali.

Ciò che rimane del corpo di un organismo viene sepolto dal sedimento. Se la velocità di seppellimento è particolarmente alta ed i processi di decomposizione non hanno ancora portato alla completa distruzione di legamenti e tendini è possibile la conservazione di individui eccezionalmente completi.
Una volta che i resti sono inglobati nel sedimento iniziano quei processi di tipo chimico che rappresentano la fossilizzazione vera e propria e che sono legati alla presenza di acqua all’interno del sedimento. Il resto organico, per effetto di questa acqua, subirà o una dissoluzione oppure una mineralizzazione, con precipitazione di minerali, come calcite o silice, nelle piccole cavità presenti al suo interno.
Le varie vicende geologiche, come sollevamenti di catene montuose ed i processi erosivi, portano alla luce i resti fossili che possono essere così rinvenuti e studiati dal paleontologo.