Fosilele pot fi clasificate în cinci tipuri, pe baza procesului lor de conservare. Când un organism este îngropat de sedimente, acesta poate lăsa în urmă o fosilă dacă sedimentul este transformat în rocă. Impresiile lăsate în rocă de către organisme nu sunt materiale originale, cum ar fi țesutul și scheletul creaturii. Materialul organic este înlocuit, transformat sau dizolvat în timp geologic.
Permineralizare
După ce un organism este îngropat, spațiile goale pot fi invadate de apele subterane. Dacă apa este bogată în minerale, acestea vor precipita sau vor cristaliza în aceeași formă ca și organismul. Cristalele umple și înlocuiesc organismul, care se dizolvă. Dacă organismul se descompune încet, atunci se pot forma mai multe cristale, oferind un nivel mai ridicat de detalii.
Matrite și turnate
Adesea, organismul este complet îndepărtat în timp prin dizolvare sau degradare. Cavitățile create pe măsură ce organismul dispare se pot umple de sedimente. Odată ce organismul a dispărut, rămâne doar o impresie în stâncă. Dacă o fosilă este o amprentă negativă a exteriorului unui organism, atunci se formează o mucegai. Dacă organismul este umplut de sedimente, atunci acesta este o piesă turnată.
Recristalizare
Dacă materialul organic nu este îndepărtat, acesta poate fi modificat pentru a deveni parte a fosilei. Căldura și presiunea înmormântării din sedimente pot schimba structura materialului original din organism. Calciul din oase se poate recristaliza în calcit sau aragonit. Compușii dintr-un organism recristalizați sunt rearanjați pentru a forma minerale noi. Recristalizarea are loc cel mai adesea la nivelul oaselor sau al cojilor bogate în calciu.
Carbonizare
Ființele vii conțin cantități mari de carbon. Când sunt îngropate și comprimate, se pot transforma în mucegaiuri negre întunecate ale organismului original. Căldura și presiunea intense stropesc fosila și o distorsionează. Cu suficientă căldură și presiune, se formează cărbune. Fosilele de frunze de plante se găsesc nedistorsionate, dar carbonizate, deoarece se așează plate și sunt bidimensionale. Materialul nu este îndepărtat prin carbonizare, ci modificat.
Bioimurația
Formele de viață cresc uneori una peste alta. Viața marină, cum ar fi coralul, creează structuri împletite care consumă sau înconjoară frecvent alte bucăți de corali sau burete de mare. Mucegaiurile sau cavitățile pot fi lăsate în urmă în rămășițele fosile de corali, care sunt ele însele fosile separate. Un organism fără coajă tare va lăsa în urmă spații goale în creatura mai mare care o înconjoară.