地壳中保存的属于古地质年代的动物或植物的遗体、遗物或生物留下的痕迹叫化石。动物化石包括“肉质化石”和“骨质化石”。
保存于地层中的古生物遗体、遗物或遗迹,埋藏在地下,经过自然界的作用,变化而成的保留原物体、遗迹形状、结构或印模的钙化、碳化、硅化、矿化的东西。研究化石可了解生物的发展情况,并能据以确定地层的年代。艾青《鱼化石》诗:“凝视着一片化石,傻瓜也得到教训:离开了运动,就没有生命。
《山海经》也有“石鱼”(即鱼化石)的记述;南朝齐梁时期陶弘景有对琥珀中古昆虫的记述;宋朝沈括对螺蚌化石和杜绾对鱼化石的起源,已有了正确认识。迄今,发现早的细菌化石为距今35亿年前的澳大利亚瓦拉翁纳群中的丝状细菌化石。
通常如肌肉或表皮等柔软部分在保存前就已腐蚀殆尽,而只留下抵抗性较大的部分,如骨头或外壳。它们接着就被周围沉积物的矿物质所渗入取代。许多化石也被覆盖其上的岩石重量压平。
有胚植物现知古老的生痕化石源自于奥陶纪,虽然此类的化石是零碎不全的。到了志留纪才有完整个化石被保留下来,包括石松门的“刺石松”。泥盆纪之后,莱尼蕨门的详细化石在此时期被发现,此化石显示出了其植物组织的单一个细胞。泥盆纪时亦出现了被认为是古老树木的植物“古羊齿属”,此类植物在其树干上有蕨叶,但此蕨叶不会产生孢子。
松柏和开花植物的根、茎及枝干的化石可以在湖泊及海岸的中生代和新生代地层中被找到。加州红木、木兰、栎树和棕榈树等化石常被找到。
石化木普遍存在于世界的部份地区,且常在酸性及沙漠地区中所发现,因为那些地方很容易因侵蚀作用而暴露。石化木通常都被严重地硅化(有机质被二氧化硅取代),且生殖组织常会被保存在良好的状态。此类的样本有些会使用宝石雕琢的装置来切割及磨光。石化木的石化林已在每个大陆中被发现。