Atsižvelgiant į jų išsaugojimo procesą, fosilijas galima suskirstyti į penkias rūšis. Kai organizmas yra palaidotas nuosėdose, jis gali palikti fosiliją, jei nuosėdos paverčiamos uola. Organizmų uolienose palikti įspūdžiai nėra originali medžiaga, tokia kaip tvarinio audiniai ir griaučiai. Organinė medžiaga pakeičiama, transformuojama arba ištirpinama per geologinį laiką.
Permineralizacija
Palaidojus organizmą, tuščias erdves gali įsiskverbti požeminis vanduo. Jei vandenyje gausu mineralų, jie iškris arba kristalizuossi tokios pat formos kaip organizmas. Kristalai užpildo ir pakeičia organizmą, kuris ištirpsta. Jei organizmas skyla lėtai, gali susidaryti daugiau kristalų, suteikiančių aukštesnį detalumą.
Formos ir liejiniai
Dažnai organizmas laikui bėgant visiškai pašalinamas tirpstant arba irstant. Organizmui išnykus susidariusios ertmės gali užpildyti nuosėdas. Kai organizmo nebėra, uoloje paliekamas tik įspūdis. Jei fosilija yra neigiamas organizmo išorės atspaudas, tada susidaro pelėsis. Jei organizmas užpildomas nuosėdomis, tai jis yra gipsas.
Rekristalizavimas
Jei organinė medžiaga nepašalinama, ją galima pakeisti, kad ji taptų fosilijos dalimi. Laidojimo nuosėdose šiluma ir slėgis gali pakeisti pirminės organizmo medžiagos struktūrą. Kalcis kauluose gali perkristalizuotis į kalcitą arba aragonitą. Organizmo junginiai, kurie yra perkristalizuoti, pertvarkomi, kad susidarytų nauji mineralai. Rekristalizacija dažniausiai vyksta kauluose ar kriauklėse, kuriose yra daug kalcio.
Karbonizacija
Gyvuose dalykuose yra didelis anglies kiekis. Palaidoti ir suspausti jie gali virsti tamsiai juodomis pirminio organizmo formomis. Intensyvus karštis ir slėgis iškasenas iškraipo ir iškreipia. Esant pakankamai šilumos ir slėgio, susidaro anglis. Augalų lapų fosilijos randamos neiškreiptos, bet karbonizuotos, nes jos guli plokščios ir yra dvimatės. Medžiaga nepašalinama karbonizuojant, bet pakeičiama.
Bioimuracija
Gyvybės formos kartais auga viena už kitą. Jūros gyvenimas, pavyzdžiui, koralai, sukuria susipynusias struktūras, kurios dažnai sunaudoja ar supa kitus koralų ar jūros kempinės gabalus. Koralų fosilijos liekanose gali likti pelėsiai ar ertmės, kurios pačios yra atskiros fosilijos. Organizmas be kieto apvalkalo paliks tuščias erdves jį supančioje būtybėje.