Fossiilit voidaan luokitella viiteen tyyppiin niiden säilyttämisprosessin perusteella. Kun organismi haudataan sedimenttiin, se voi jättää fossiilin taakse, jos sedimentti muuttuu kiveksi. Organismien kiveen jättämät vaikutelmat eivät ole alkuperäisiä materiaaleja, kuten olennon kudos ja luuranko. Orgaaninen materiaali korvataan, muutetaan tai liukenee pois geologisen ajan kuluessa.
Permineralisaatio
Kun organismi on haudattu, tyhjät tilat voivat tunkeutua pohjaveteen. Jos vedessä on runsaasti mineraaleja, ne saostuvat tai kiteytyvät samassa muodossa kuin organismi. Kiteet täyttävät ja korvaavat organismin, joka liukenee pois. Jos organismi hajoaa hitaasti, voi muodostua enemmän kiteitä, mikä antaa korkeamman yksityiskohtien tason.
Muotit ja valukappaleet
Usein organismi poistuu kokonaan ajan myötä liukenemalla tai hajoamalla. Organismin katoamisen yhteydessä syntyvät ontelot voivat täyttää sedimenttejä. Kun organismi on poissa, kallioon jää vain vaikutelma. Jos fossiili on negatiivinen jälki organismin ulkopuolelle, muodostuu muotti. Jos organismi täyttyy sedimentillä, se on valettu.
Uudelleenkiteytys
Jos orgaanista ainesta ei poisteta, se voidaan muuttaa osaksi fossiilia. Sedimentin hautaamisen aiheuttama lämpö ja paine voivat muuttaa organismin alkuperäisen materiaalin rakennetta. Luissa oleva kalsium voi kiteytyä uudelleen kalsiitiksi tai aragonitiksi. Organismissa uudelleenkiteytetyt yhdisteet järjestetään uudelleen uusien mineraalien muodostamiseksi. Uudelleenkiteytyminen tapahtuu useimmiten luissa tai kuorissa, joissa on paljon kalsiumia.
Hiiltyminen
Elävät asiat sisältävät suuria määriä hiiltä. Kun heidät haudataan ja pakataan, ne voivat muuttua alkuperäisen organismin tummiksi mustiksi muotteiksi. Voimakas lämpö ja paine tuhoavat fossiilin ja vääristävät sitä. Riittävän lämmön ja paineen myötä muodostuu hiili. Kasvilehtien fossiilit löytyvät vääristymättömistä, mutta hiiltyneistä, koska ne asettuvat tasaisiksi ja ovat kaksiulotteisia. Materiaalia ei poisteta hiiltymällä, vaan sitä muutetaan.
Bioimmuraatio
Elämän muodot kasvavat joskus toistensa yli. Merielämä, kuten koralli, luo toisiinsa liittyviä rakenteita, jotka usein kuluttavat tai ympäröivät muita koralli- tai merisienen paloja. Muotit tai ontelot voidaan jättää korallien fossiilisten jäännösten sisään, jotka itse ovat erillisiä fossiileja. Organismi, jolla ei ole kovaa kuorta, jättää tyhjät tilat sitä ympäröivässä suuremmassa olennossa.