Fossielen zijn de basis voor het begrip van wetenschappers van de geschiedenis van de aarde en al het leven daarop. Alles wat mensen weten over dinosauriërs, eerdere soorten mensachtigen en alle andere uitgestorven soorten begon met de ontdekking van fossielen. Veel van wat antropologen nu begrijpen over vroege migratie van mensen, is afkomstig van fossielen. De kennis van wetenschappers over massa-uitsterven en hun vermogen om voorspellingen te doen over de toekomst van de planeet zijn grotendeels gebaseerd op fossielen. Hoewel het heersende beeld van fossielen een paleontoloog is die nauwgezet een enorm dinosaurusskelet opgraaft in een afgelegen woestijn, zijn er verschillende soorten fossielen, en samen vormen ze een duidelijk beeld over het leven op aarde voordat de moderne mens ontstond.
Versteende fossielen

Versteende, ook bekend als permineralisatie, is het proces waarbij de cellen van zeer poreuze organische materialen zoals botten, noten en hout geleidelijk worden vervangen door mineralen. Dit proces gebeurt in situaties zoals vulkaanuitbarstingen. Wanneer een boom of dier zo plotseling wordt begraven dat het geen kans heeft om te rotten of opgegeten te worden door een roofdier, transformeren de as en hitte na verloop van tijd het organisme in steen, waardoor het millennia lang behouden blijft. Versteende fossielen zijn de fossielen die de meeste mensen als fossielen beschouwen omdat ze groot en hard zijn en meestal bestaan uit de botten die in archeologische opgravingen zijn gevonden. Versteende fossielen zijn de meest voorkomende fossielen en hebben paleontologen veel informatie gegeven over prehistorische soorten, waaronder dinosaurussen.
Koolstoffossielen

In tegenstelling tot versteende fossielen zijn koolstoffossielen delicaat en behouden ze het leven in detail. het zachte weefsel van planten en dieren. Insecten en vissen die op de bodem van wateren zijn gevallen, worden daar gevangen door lagen sediment, zoals as van een vulkaanuitbarsting die hen beschermt tegen te worden opgegeten of te ontbinden. Gedurende miljoenen jaren vallen er meer lagen sediment bovenop en de verstreken tijd en het gewicht van de toenemende lagen persen de as of ander materiaal samen tot een rots die schalie wordt genoemd. De insecten en vissen vallen uiteen in deze tijd. Alle levende wezens bevatten het element koolstof, en de koolstof blijft in de schalie, waardoor een dunne maar gedetailleerde laag op de rots achterblijft. In sommige koolstoffossielen zijn de segmenten van het lichaam van een insect, de patronen op de vleugels van een vlinder of de aders in een blad zichtbaar.
Giet- en schimmelfossielen

Schimmelfossielen missen veel details van koolstof fossielen. Ze komen meestal voor bij dieren met harde lichaamsdelen, zoals exoskeletten, tanden of schelpen. Het organisme zit gevangen in een poreus, sedimentair gesteente, waar water doorheen stroomt en het zachte weefsel van het lichaam oplost. Na verloop van tijd vormt zich een schimmel. Een inwendige schimmel kan gebeuren met een fossiel dat een lege holte heeft, zoals een schaal. Sediment vult en hardt uit in de schaal, terwijl de schaal na verloop van tijd oplost. De binnencontouren van de schaal worden achtergelaten op het sediment dat het interieur vulde. Een externe schimmel gebeurt op dezelfde manier, maar het sediment hardt uit rond de harde lichaamsdelen, die oplossen en een holle ruimte achterlaten waar het organisme ooit was.

Wetenschappers die schimmelfossielen tegenkomen, hebben een negatieve ruimte die het dier voorstelt dat was er ooit. Casting komt op natuurlijke of synthetische wijze in beeld. In sommige gevallen creëert de natuur een afgietsel van het dier of lichaamsdeel door mineralen af te zetten in de holle ruimtes achtergelaten door het fossiel van de schimmel. Als dat niet gebeurt, kunnen paleontologen een synthetische cast maken met latex of gips. Ze gebruiken dit om een idee te krijgen van de contouren, grootte en andere details van het dier dat het fossiel heeft gemaakt.
True-Fossils

True-form fossielen zijn organismen die volledig in hun natuurlijke vorm worden bewaard . Dit kan op verschillende manieren gebeuren, maar meestal houdt het organisme vast en wordt het bewaard. Amber is de hars van een naaldboom uit de vroege Tertiaire periode. Insecten vallen in de boomhars en blijven daar hangen vanwege de plakkerigheid. Na verloop van tijd valt er meer hars bovenop. Gedurende miljoenen jaren hardt de hars uit en verandert zijn moleculaire structuur in een proces dat polymerisatie wordt genoemd totdat het barnsteen wordt. Opsluiting in de verhardende hars beschermt het gefossiliseerde insect tegen aaseters en afbraak.

Uitdroging is een ander type fossiel in ware vorm. Het wordt ook mummificatie genoemd. Sommige dieren kropen tijdens de ijstijd in grotten in de zuidwestenwoestijnen van Noord-Amerika en stierven. Hun lichamen werden gedroogd door de woestijnlucht en werden duizenden jaren perfect bewaard. Gemummificeerde overblijfselen zijn zo goed bewaard gebleven dat haarkleur en kleding nog steeds zichtbaar zijn, maar deze fossielen vallen vaak uit elkaar bij de minste aanraking.

Bevriezen is een van de best bewaarde fossilisatieprocessen. De zachte weefsels van het organisme blijven volledig intact. De omstandigheid die leidt tot een bevroren fossiel is vaak de plotselinge beknelling van een dier op een locatie die bevriest. Dit was niet ongewoon voor grote zoogdieren in Siberië en Alaska tijdens de late ijstijd, met name wollige mammoeten.