Fosili su temelj za znanstveno razumijevanje povijesti Zemlje i cjelokupnog života na njoj. Sve što ljudi znaju o dinosaurima, ranijim vrstama hominida i svim ostalim izumrlim vrstama započelo je otkrićem fosila. Većina onoga što antropolozi sada shvaćaju o ranoj ljudskoj migraciji potječe od fosila. Znanje znanstvenika o masovnim izumiranjima i njihova sposobnost predviđanja budućnosti planeta uglavnom se temelje na fosilima. Iako prevladava slika fosila paleontolog koji marljivo kopa masivan kostur dinosaura u udaljenoj pustinji, postoji nekoliko različitih vrsta fosila i oni zajedno tvore jasnu sliku o životu na Zemlji prije nego što su moderni ljudi došli u svijet biti.
Okamenjeni fosili
Okamenjenje, koje je također poznato i kao permineralizacija, postupak je kojim stanice visoke porozni organski materijali poput kostiju, orašastih plodova i drva s vremenom se postupno zamjenjuju mineralima. Taj se proces događa u situacijama poput vulkanskih erupcija. Kad se drvo ili životinja pokopa tako iznenada da nema šanse da istrune ili ga grabežljivac pojede, pepeo i toplina s vremenom pretvaraju organizam u kamen, čuvajući ga tisućljećima. Okamenjeni fosili su oni za koje većina ljudi smatra da su fosili jer su veliki i tvrdi i uglavnom se sastoje od kostiju pronađenih u arheološkim iskopinama. Okamenjeni fosili najčešći su fosili i dali su paleontolozima mnogo informacija o pretpovijesnim vrstama, uključujući dinosaure.
Ugljični fosili
Za razliku od okamenjenih fosila, ugljični fosili su osjetljivi i čuvaju život u sitnim detaljima, uključujući meko tkivo biljaka i životinja. Insekti i ribe koji su pali na dno vodnih tijela tamo su zarobljeni slojevima sedimenta, poput pepela iz vulkanske erupcije koji ih štiti od pojesti ili raspadanja. Tijekom milijuna godina više slojeva sedimenta pada na njih, a vrijeme i težina sve većih slojeva istiskuju pepeo ili drugi materijal u stijenu koja se naziva škriljevac. U to se vrijeme insekti i ribe raspadaju. Sva živa bića sadrže element ugljik, a ugljik ostaje u škriljevcu, ostavljajući tanak, ali detaljan sloj na stijeni. U nekim fosilima ugljika vidljivi su segmenti tijela insekata, uzorci na krilima leptira ili žile na listu.
Fosili od lijevanih i plijesni
Fosilima plijesni nedostaje puno detalja o fosilima ugljika. Oni se obično javljaju kod životinja s tvrdim dijelovima tijela, poput egzoskeleta, zuba ili školjki. Organizam je zarobljen u poroznoj, sedimentnoj stijeni, gdje voda kroz njega teče i otapa meko tkivo tijela. S vremenom nastaje plijesan. Unutrašnji kalup mogao bi se dogoditi s fosilom koji ima praznu šupljinu, poput ljuske. Talog se ispunjava i stvrdnjava unutar ljuske, dok se ljuska vremenom otapa. Unutarnje konture ljuske ostavljene su na sedimentu koji je ispunio unutrašnjost. Vanjska plijesan događa se slično, ali talog se stvrdnjava oko tvrdih dijelova tijela koji se rastvaraju i ostavljaju šuplju šupljinu tamo gdje je organizam nekada bio.
Znanstvenicima koji naiđu na fosile plijesni ostaje negativan prostor koji predstavlja životinju koja je nekoć bila tamo. Lijevanje dolazi na sliku bilo prirodno bilo sintetički. U nekim slučajevima priroda stvara odljev životinje ili dijela tijela odlaganjem minerala u šuplje prostore koje ostavlja fosil plijesni. Ako se to ne dogodi, paleontolozi mogu stvoriti sintetički odljevak koristeći pariški lateks ili gips. To koriste kako bi stekli osjećaj za konture, veličinu i druge detalje životinje koja je stvorila fosil.
Fosili istinitog oblika
Fosili pravog oblika su organizmi koji su u cijelosti sačuvani u svom prirodnom obliku. To se može dogoditi na nekoliko načina, ali obično uključuje zarobljavanje i očuvanje organizma. Jantar je smola crnogoričnog stabla iz ranog tercijarnog razdoblja. Insekti padaju u smolu stabla i ostaju tamo zaglavljeni zbog svoje ljepljivosti. Vremenom na njih padne više smole. Tijekom milijuna godina smola se stvrdnjava i mijenja svoju molekularnu strukturu u procesu koji se naziva polimerizacija dok ne postane jantarna. Upadanje u stvrdnjavajuću smolu štiti fosiliziranog insekta od čistača i raspadanja.
Sušenje je još jedna vrsta fosila istinskog oblika. Naziva se i mumificiranje. Neke su se životinje tijekom ledenog doba uvukle u špilje u jugozapadnim pustinjama Sjeverne Amerike i umrle. Njihova tijela isušio je pustinjski zrak i savršeno su se sačuvali tisućama godina. Mumificirani ostaci toliko su dobro očuvani da su boja kose i odjeća još uvijek vidljivi, ali ti se fosili često raspadaju i na najmanji dodir.
Zamrzavanje je jedan od najbolje očuvanih procesa fosilizacije. Meka tkiva organizma ostaju potpuno netaknuta. Okolnost koja dovodi do smrznutog fosila često je iznenadno zarobljavanje životinje na mjestu koje se smrzava. To nije bilo neuobičajeno za velike sisavce u Sibiru i na Aljasci tijekom kasnog ledenog doba, posebno vunasti mamuti.