I fossili sono resti o tracce di organismi antichi conservati negli strati geologici durante la storia geologica e fossilizzati. La maggior parte dei fossili è calcarea, mentre alcuni sono silicei, fosfatici o piritei. In base alle caratteristiche di conservazione, i fossili possono essere suddivisi in 5 categorie. La prima categoria sono i fossili solidi, che sono principalmente ossa e gusci di animali, nonché radici, steli e foglie di piante fossilizzati. La seconda categoria sono i fossili stampati, che sono impronte di resti biologici lasciate negli strati geologici, incluse impronte esterne e interne. Le impronte esterne si riferiscono alla forma esterna dei resti biologici lasciate negli strati geologici (come calcare, arenaria, argillite, ecc.), mentre le impronte interne si riferiscono alla forma interna dei resti biologici (principalmente all'interno dei gusci) lasciate sui materiali di riempimento. La terza categoria sono i fossili di tracce, che possono essere suddivisi in due tipi: il primo tipo sono tracce lasciate dagli animali, come impronte di animali e tracce di vermi che si sono trascinati; il secondo tipo sono animali privi di ossa e gusci, come le meduse, i cui corpi sono fossilizzati negli strati geologici (principalmente in arenaria e argillite). La quarta categoria sono i fossili chimici, che sono fossili di molecole come amminoacidi e acidi grassi conservate in determinate condizioni.
L'ultima categoria sono i fossili speciali, come l'ambra e i fossili nel permafrost. Le piante antiche secernono resina appiccicosa, che può accidentalmente inghiottire insetti o altri organismi. Poiché l'aria e i batteri esterni non possono entrare, i resti biologici non si decompongono. Queste resine, sotto l'azione di temperature e pressioni elevate negli strati geologici, si trasformano gradualmente in ambra, mentre i resti biologici al suo interno, sebbene non fossilizzati, sono comunque considerati fossili. I fossili di ambra sono spesso trovati nelle miniere di carbone, come ad esempio nella miniera di Fushun, nel nord-est della Cina. I resti biologici nel permafrost, congelati e non fossilizzati, possono anch'essi essere considerati fossili. Da ciò si può vedere che i fossili sono molto vari e non solo scheletri fossilizzati di animali.