Fossiler bevaras på två huvudsakliga sätt: med och utan förändring. Konservering med förändring inkluderar karbonisering, förstenning, omkristallisering och utbyte. Bevarande utan ändringar inkluderar användning av formar och insamling av indirekta bevis.
Förkolning
Förkolning sker ofta vid bevarande av växter och mjuka organismer. Resterna av växten eller djuret krossas under klippans vikt. Gaserna, inklusive väte, kväve och syre, avgasas genom processen med värme och kompression. Det som är kvar är en kolfilm, ett intryck av det tidigare levande.
Förstenning
Ibland kallas permineralisering, förstenning inträffar när ett poröst material såsom ett ben eller skal fylls med konserverande material såsom kalciumkarbonat eller kiseldioxid. Det ursprungliga skalet eller benet begravs under marken och vatten tränger in i ytan. Grundvattnet innehåller kalciumkarbonat som fyller de tomma utrymmena i materialet, som över tid härdar och fyller porerna fulla av mineraler som bevarar föremålet.
Omkristallisation
Omkristallisation förekommer ofta i skalfossiler och är den process genom vilken småmolekylkristallerna inuti ett skal som ofta bildas av en typ av kalciumkarbonat kan förvandlas till en annan typ av kalcium karbonat. Detta stabiliserar skalet och gör det till ett fossil.
Ersättning
Förekommande i både skaldjur och trä, är ersättning när atomsammansättningen av det ursprungliga levande varan ersätts cell med cell med en ny kemisk struktur. Vanligtvis bestäms kemikalien som ersätter originalet av det grundvatten som fossilen ligger i. En vanlig typ av ersättning är silifiering. Det är då de ursprungliga levande resterna ersätts med kiseldioxid som i fallet med förstenade skogar.
Gjutning
Gjutning och gjutning är ett indirekt sätt att bevara fossiler. I detta fall betyder indirekt att den kemiska sammansättningen av det organiska materialet inte förändras, utan ligger i ett ämne som gör intryck av saken. Vanliga exempel är gjutning av ormbunksblad och snäckskal.
Spårfossiler
Spåra fossiler är en annan typ av indirekt bevarande av fossiler. Exempel på spårfossil är fotspår och spår. Dinosaurier och andra förhistoriska djur rörde sig genom skogen och längs överjord som senare täcktes med annat skräp. I vissa fall bevarades deras spår och kan grävas upp och klippas ur marken. Ett annat exempel på ett spårfossil är djurgödsel. Konserverad, fossiliserad gödsel ger fossila experter bevis på gamla matkällor och strukturen i det förhistoriska matsmältningssystemet.