Fossielen worden op twee manieren bewaard: met en zonder wijziging. Conservering met verandering omvat carbonisatie, petrifaction, herkristallisatie en vervanging. Behoud zonder wijziging omvat het gebruik van schimmels 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, inclusief waterstof, stikstof en zuurstof, worden afgas door het proces van warmte en compressie. Wat overblijft is een koolstoffilm, een impressie van het vroegere levende wezens.

Petrifaction

Soms aangeduid als permineralisatie, treedt verstening op wanneer een poreus materiaal zoals een bot of schelp gevuld raakt met conserverend materiaal zoals calciumcarbonaat of silica. De oorspronkelijke schelp 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 vult, die na verloop van tijd verhardt en de poriën vol mineralen vult die het product behouden.

Herkristallisatie

Herkristallisatie komt vaak voor in de schaal fossielen en is het proces waardoor de kristallen van kleine moleculen in een schaal die vaak uit één type calciumcarbonaat bestaat, kunnen transformeren naar een ander type calciumcarbonaat. Dit stabiliseert de schaal en maakt er een fossiel van.

Vervanging

Komt voor in zowel schelpdieren als hout, vervanging is wanneer de atoomsamenstelling van het oorspronkelijke levende wezen cel voor cel vervangen wordt door een nieuwe chemische structuur. Meestal wordt de chemische stof die het origineel vervangt, bepaald door het grondwater waarin het fossiel ligt. Een veel voorkomend type vervanging is silificatie. Dit is wanneer de oorspronkelijke levende resten worden vervangen door silica, zoals in het geval van versteende bossen.

Casten

Gieten en vormen zijn een indirecte manier om fossielen te bewaren. In dit geval betekent indirect dat de chemische samenstelling van het organische materiaal niet verandert, maar dat het zich bevindt in een substantie die een indruk van de materie maakt. Veelvoorkomende voorbeelden zijn gietstukken van varenbladeren en slakkenhuisjes.

Fossielen opsporen

Spoorfossielen zijn een ander soort indirect behoud van fossielen. Voorbeelden van sporenfossielen zijn voetafdrukken en sporen. Dinosaurussen en andere prehistorische dieren bewogen zich door het kreupelhout en langs de bovenste bodem die later bedekt was met ander puin. In sommige gevallen zijn hun sporen behouden en kunnen ze worden opgegraven en uit de grond worden gesneden. Een ander voorbeeld van een fossiel is dierlijke mest. Geconserveerde mest biedt fossiele experts bewijs van oude voedselbronnen en de structuur van het prehistorische spijsverteringsstelsel.