Os fósseis podem ser classificados em cinco tipos, com base em seu processo de preservação. Quando um organismo é soterrado por sedimentos, pode deixar um fóssil se o sedimento se transformar em rocha. As impressões deixadas na rocha por organismos não são materiais originais, como tecido e esqueleto da criatura. A matéria orgânica é substituída, transformada ou dissolvida ao longo do tempo geológico.
Permineralização
Depois que um organismo é enterrado, os espaços vazios podem ser invadidos por águas subterrâneas. Se a água for rica em minerais, eles se precipitarão ou se cristalizarão na mesma forma do organismo. Os cristais preenchem e substituem o organismo, que se dissolve. Se o organismo se decompõe lentamente, mais cristais podem se formar, fornecendo um nível mais alto de detalhes.
Moldes e Casts
Freqüentemente, o organismo é completamente removido com o tempo por dissolução ou decomposição. As cavidades criadas à medida que o organismo desaparece podem ficar cheias de sedimentos. Uma vez que o organismo se foi, apenas uma impressão é deixada na rocha. Se um fóssil é uma impressão negativa da parte externa de um organismo, então um molde é formado. Se o organismo é preenchido por sedimentos, é um molde.
Recristalização
Se o material orgânico não for removido, ele pode ser alterado para se tornar parte do fóssil. O calor e a pressão do soterramento no sedimento podem alterar a estrutura do material original do organismo. O cálcio nos ossos pode recristalizar em calcita ou aragonita. Os compostos em um organismo que são recristalizados são reorganizados para formar novos minerais. A recristalização ocorre com mais frequência em ossos ou conchas com alto teor de cálcio.
Carbonização
Os seres vivos contêm grandes quantidades de carbono. Quando são enterrados e comprimidos, podem se transformar em moldes pretos escuros do organismo original. O calor intenso e a pressão esmagam o fóssil e o distorcem. Com calor e pressão suficientes, o carvão é formado. Fósseis de folhas de plantas são encontrados não distorcidos, mas carbonizados porque são planos e bidimensionais. O material não é removido pela carbonização, mas alterado.
Bioimuração
As formas de vida às vezes crescem umas sobre as outras. A vida marinha, como o coral, cria estruturas entrelaçadas que frequentemente consomem ou circundam outras peças de coral ou esponja marinha. Moldes ou cavidades podem ser deixados para trás nos restos fósseis de coral, que são fósseis separados. Um organismo sem uma casca dura deixará espaços vazios na criatura maior que o rodeia.