Trilobiet (van de calymene familie) fragmenten.

Fossielen zijn alle resten en sporen van planten en dieren die geconserveerd zijn in gesteente. Hoewel vaak gedacht wordt dat fossielen 'versteend' moeten zijn, is dit niet altijd het geval. Veel fossielen zijn niet versteend en zelfs uit zeer oude gesteenten zijn fossiele resten bekend die nauwelijks veranderd zijn. Ook de gedachte dat fossielen altijd zeer oud zijn, klopt niet. Er zijn vele jonge fossielen bekend, ontstaan in een periode waarin er al mensen op aarde waren. De wetenschap die fossielen bestudeert heet paleontologie. Dit kennisgebied helpt bij het onderzoek naar de opeenvolging van gesteenten, een tak binnen de geologie die biostratigrafie genoemd wordt. Omdat overblijfselen van leven alleen onder specifieke omstandigheden fossiliseren, is de fossiele informatie beperkt en per definitie incompleet. Bij het woord fossiel denkt men vaak aan de botten van dinosauriërs of mammoeten. Inderdaad hebben de harde delen van een organisme de grootste kans om door fossilisering geconserveerd te worden. Voor gewervelde dieren zijn dat de botten en vooral de tanden. Zachtere weefsels blijven alleen in bijzondere gevallen bewaard en zijn daarom veel zeldzamer. Ze worden alleen bewaard als ze snel bedolven raken onder een laag die ze beschermt tegen rotting of vraat. Met alleen de harde delen is het soms moeilijk om een goed beeld te vormen van het complete organisme. Een goed voorbeeld hiervan zijn de Conodonta, die lange tijd alleen bekend waren van hun tanden. Pas toen er een afdruk van de rest van zo'n diertje werd gevonden, bleek dat het om een primitieve vorm van de stam Chordata ging. Bij andere diergroepen zijn vaak andere harde delen, zoals schelpen, gefossiliseerd.