Fossielen worden op twee manieren bewaard: met en zonder wijziging. Conservering met wijziging omvat carbonisatie, verstening, herkristallisatie en vervanging. Conservering zonder wijziging omvat het gebruik van mallen en het verzamelen van indirect bewijs.
carbonisatie
Carbonisatie komt vaak voor bij het behoud van planten en zachte organismen. De overblijfselen van de plant of het dier worden verpletterd onder het gewicht van de rots. De gassen, waaronder waterstof, stikstof en zuurstof, worden ontgast door het proces van warmte en compressie. Wat achterblijft is een carbonfilm, een impressie van het vroegere levende wezen.
Verstening
Soms aangeduid als permineralisatie, treedt verstening op wanneer een poreus materiaal zoals een bot of schaal wordt gevuld met conserveringsmateriaal zoals calciumcarbonaat of silica. De oorspronkelijke schaal of bot wordt begraven onder de grond en water dringt het oppervlak binnen. Het grondwater bevat het calciumcarbonaat dat de lege ruimtes in het materiaal opvult, dat na verloop van tijd verhardt en de poriën vult met mineralen die het item behouden.
herkristallisatie
Herkristallisatie komt vaak voor in schelpfossielen en is het proces waarbij de kleine moleculenkristallen in een omhulsel dat vaak bestaat uit het ene type calciumcarbonaat, kan veranderen in een ander type calcium carbonaat. Dit stabiliseert de schelp en verandert het in een fossiel.
Vervanging
Vervanging vindt plaats in zowel schelpdieren als hout en is wanneer de atomaire samenstelling van het oorspronkelijke levende wezen cel voor cel wordt vervangen door een nieuwe chemische structuur. Meestal wordt de chemische stof die het origineel vervangt bepaald door het grondwater waarin het fossiel zich bevindt. Een veelvoorkomend type vervanging is silificatie. Dit is wanneer de oorspronkelijke levende overblijfselen worden vervangen door silica, zoals in het geval van versteende bossen.
Gieten
Gieten en gieten zijn een indirecte manier om fossielen te bewaren. Indirect betekent in dit geval dat de chemische samenstelling van de organische stof niet verandert, maar in een stof ligt die een indruk van de stof maakt. Veelvoorkomende voorbeelden zijn gietstukken van varenbladeren en slakkenhuizen.
Fossielen opsporen
Fossielen opsporen zijn een ander type van indirecte bewaring van fossielen. Voorbeelden van sporenfossielen zijn voetafdrukken en sporen. Dinosaurussen en andere prehistorische dieren trokken door het kreupelhout en langs de bovengrond die later werd bedekt met ander puin. In sommige gevallen zijn hun sporen bewaard gebleven en kunnen ze worden opgegraven en uit de grond worden gesneden. Een ander voorbeeld van een sporenfossiel is dierlijke mest. Geconserveerde, gefossiliseerde mest biedt fossiele experts bewijs van oude voedselbronnen en de structuur van het prehistorische spijsverteringsstelsel.