Fossiler kan kategoriseres i fem typer baseret på deres bevaringsproces. Når en organisme begraves af sediment, kan den efterlade et fossil, hvis sedimentet bliver til sten. Indtryk, der efterlades i sten af organismer, er ikke originalt materiale som væv og skelet fra væsenet. Det organiske materiale udskiftes, transformeres eller opløses væk over geologisk tid.
Permineralisering
Efter at en organisme er begravet, kan de tomme rum invaderes af grundvand. Hvis vandet er rig på mineraler, vil de udfældes eller krystallisere i samme form som organismen. Krystallerne fylder og erstatter organismen, som opløses væk. Hvis organismen henfalder langsomt, kan der dannes flere krystaller, hvilket giver et højere detaljeringsniveau.
Forme og støbninger
Ofte fjernes organismen fuldstændigt over tid ved opløsning eller henfald. Hulrummene, der dannes, når organismen forsvinder, kan blive fyldt med sediment. Når organismen er væk, er der kun et indtryk tilbage i klippen. Hvis en fossil er et negativt aftryk af en organisms yderside, dannes der en form. Hvis organismen er udfyldt af sediment, er det en rollebesætning.
Omkrystallisering
Hvis organisk materiale ikke fjernes, kan det ændres til at blive en del af det fossile. Varmen og trykket fra nedgravning i sediment kan ændre strukturen af det originale materiale fra organismen. Kalk i knogler kan omkrystallisere til calcit eller aragonit. Forbindelserne i en organisme, der omkrystalliseres, omarrangeres for at danne nye mineraler. Omkrystallisering forekommer oftest i knogler eller skaller med højt calciumindhold.
Kulsyre
Levende ting indeholder store mængder kulstof. Når de begraves og komprimeres, kan de blive til mørke sorte forme af den oprindelige organisme. Intens varme og tryk klemmer fossilet og fordrejer det. Med nok varme og tryk dannes kul. Plantebladfossiler findes uforvrængede, men forkullede, fordi de lægger sig flade og er todimensionelle. Materiale fjernes ikke ved karbonisering, men ændres.
Bioimmuration
Livsformer vokser undertiden over hinanden. Marine liv som koraller skaber sammenflettede strukturer, der ofte spiser eller omgiver andre stykker koraller eller havsvamp. Forme eller hulrum kan efterlades inden for de fossile rester af koraller, som i sig selv er separate fossiler. En organisme uden en hård skal efterlader tomme rum i den større skabning, der omgiver den.