Hoy en día, existen millones de especies en la Tierra, y si se incluyen las que se han extinguido a lo largo de la historia geológica, la cifra superaría los cientos de millones. Estas especies tienen formas y tamaños muy diversos, algunas con estructuras sencillas y otras con estructuras muy complejas. No fueron creadas por ningún dios sobrenatural, sino que evolucionaron de forma gradual a partir de los organismos procariotas más simples. La evolución de los seres vivos puede encontrar evidencia en los fósiles.
Hace aproximadamente 3.500 millones de años, aparecieron en la Tierra los organismos procariotas más simples y primitivos (células unicelulares compuestas por una membrana celular, una pared celular y un protoplasma), las cianobacterias (también conocidas como algas azules). Hasta hace 2.500 millones de años, solo se habían encontrado fósiles de organismos procariotas en las capas geológicas de la Tierra. Si los fósiles de organismos eucariotas (células que contienen una membrana celular, un citoplasma, diversos orgánulos y un núcleo) descubiertos en estratos de hace 2.000 millones de años son fiables, la aparición de los eucariotas debe remontarse a no más tarde que hace 2.000 millones de años. A continuación, aparecieron los fósiles de los animales más primitivos, que evolucionaron a partir de las algas. Los primeros animales y plantas no eran muy diferentes, como las algas verdes, que contienen clorofila y pueden realizar la fotosíntesis, por lo que se las conoce como algas; algunos estudiosos las llaman alga verde, ya que se desplazan mediante flagelos.
En estratos posteriores, se encontraron fósiles de gusanos, seguidos de fósiles de peces pertenecientes a la clase de los hemichordados o notochordia (como el pez Kunmingi del período Cámbrico temprano en China), anfibios y reptiles, y, por último, fósiles de mamíferos (incluido el ser humano) y aves. En cada etapa de la evolución de los seres vivos, se pueden encontrar numerosas pruebas fósiles. Por lo tanto, los fósiles proporcionaron a Darwin una pista única de la evolución de los seres vivos en el pasado, y juntos ayudan a los científicos a trazar el «Árbol de la vida» de la historia geológica. Aunque este árbol de la vida no es perfecto, sin los fósiles no podríamos saber cuándo y cómo evolucionaron gradualmente los diversos seres vivos del pasado y del presente, ni quiénes eran sus antepasados.
Más importante aún, los fósiles también proporcionan pistas y pruebas de muchos eslabones perdidos en la evolución de los seres vivos, como los fósiles de dinosaurios con plumas, el fósil del ave ancestral, el fósil del caballo de tres dedos y numerosos fósiles humanos antiguos, que parecen permitirnos observar en persona el proceso mágico de la evolución de los seres vivos. Por lo tanto, desde que Darwin propuso la teoría de la evolución, los fósiles han sido la evidencia más poderosa y directa que apoya esta teoría.