Fossiler er grundlaget for forskernes forståelse af Jordens historie og alt liv på den. Alt, hvad mennesker ved om dinosaurer, tidligere hominider og alle andre uddøde arter begyndte med opdagelsen af fossiler. Meget af, hvad antropologer nu forstår om tidlig menneskelig migration, kommer fra fossiler. Forskernes viden om masseudryddelse og deres evne til at forudsige planets fremtid er stort set baseret på fossiler. Mens det fremherskende billede af fossiler er en paleontolog, der omhyggeligt graver et massivt dinosauruskelet i en fjern ørken, der er flere forskellige typer fossiler, og sammen danner de et klart billede af livet på Jorden, inden moderne mennesker kom til være.
Forstenede fossiler
Forstening, som også er kendt som permineralisering, er den proces, hvormed cellerne i høj grad porøse organiske materialer som knogler, nødder og træ erstattes gradvist over tid med mineraler. Denne proces sker i situationer som vulkanudbrud. Når et træ eller et dyr begraves så pludseligt, at det ikke har en chance for at rådne eller blive spist af et rovdyr, omdanner asken og varmen organismen til sten og bevarer den i årtusinder. Forstenede fossiler er dem, som de fleste mennesker har tendens til at tænke på som fossiler, fordi de er store og hårde og for det meste består af de knogler, der findes i arkæologiske udgravninger. Forstenede fossiler er de mest almindelige fossiler og har givet paleontologer en masse information om forhistoriske arter, herunder dinosaurer.
Kulstof fossiler
I modsætning til forstenede fossiler er kulstoffossiler sarte og bevarer livet i detaljer, inklusive blødt væv fra planter og dyr. Insekter og fisk, der er faldet til bunden af vandområder, fanges der af lag af sediment, såsom aske fra et vulkanudbrud, der beskytter dem mod at blive spist eller nedbrydes. Over millioner af år falder flere lag af sediment oven på dem, og den forløbende tid og vægten af de stigende lag komprimerer asken eller andet materiale til en sten kaldet skifer. Insekterne og fiskene går i opløsning i løbet af denne tid. Alle levende ting indeholder grundstoffet kulstof, og kulstof forbliver i skiferen og efterlader et tyndt, men detaljeret lag på klippen. I nogle kulstoffossiler er segmenterne af et insektkrop, mønstrene på en sommerfugls vinger eller venerne i et blad synlige.
Støbte og formede fossiler
Skimmelfossiler mangler meget af kulstoffossilernes detaljer. De har tendens til at forekomme hos dyr med hårde kropsdele, som eksoskeletter, tænder eller skaller. Organismen er fanget i en porøs, sedimentær klippe, hvor vand strømmer gennem den og opløser kroppens bløde væv. Over tid dannes en form. En indvendig form kan ske med et fossil, der har et tomt hulrum, som en skal. Sediment fyldes og hærder inde i skallen, mens skallen opløses over tid. Skallens indvendige konturer efterlades på sedimentet, der fyldte det indre. En udvendig skimmel sker på samme måde, men sedimentet hærder omkring de hårde kropsdele, som opløses og efterlader et hulrum, hvor organismen engang var.
Forskere, der støder på skimmelfossiler, har et negativt rum, der repræsenterer det dyr, der engang var der. Støbning kommer ind i billedet enten naturligt eller syntetisk. I nogle tilfælde skaber naturen en støbning af dyret eller kropsdelen ved at deponere mineraler i de hule rum, der er efterladt af formfossilen. Hvis det ikke sker, kan paleontologer skabe en syntetisk støbning ved hjælp af latex eller gips fra Paris. De bruger dette til at få en fornemmelse af konturerne, størrelsen og andre detaljer om det dyr, der skabte fossilet.
Ægte form fossiler
Ægte fossiler er organismer, der bevares helt i deres naturlige form. Dette kan ske et par måder, men det indebærer typisk, at organismen bliver fanget og bevaret. Rav er harpiksen fra et nåletræ fra den tidlige tertiære periode. Insekter falder ned i træharpiksen og sidder fast der på grund af dens klæbrighed. Over tid falder mere harpiks oven på dem. I løbet af millioner af år hærder harpiksen og ændrer dens molekylære struktur i en proces kaldet polymerisation, indtil den bliver gul. Indfangning i hærdningsharpiksen beskytter det fossiliserede insekt mod affaldsmidler og nedbrydning.
Udtørring er en anden type ægte fossil. Det kaldes også mumificering. Nogle dyr kravlede ind i huler i de sydvestlige ørkener i Nordamerika under istiden og døde. Deres kroppe blev tørret af ørkenluften og blev bevaret perfekt i tusinder af år. Mumificerede rester er så godt bevarede, at hårfarve og tøj stadig er synlige, men disse fossiler falder ofte fra hinanden ved den mindste berøring.
Frysning er en af de bedst bevarede fossiliseringsprocesser. Organismens bløde væv forbliver helt intakte. Den omstændighed, der fører til en frossen fossil, er ofte den pludselige fangst af et dyr et sted, der fryser. Dette var ikke ualmindeligt for store pattedyr i Sibirien og Alaska i slutningen af istiden, især uldne mammutter.