Чтобы найти окаменелости, сначала необходимо понять, как они выглядят. Окаменелости, образованные из окаменелых останков древних организмов, таких как животные и растения, не выглядят особенно необычно. Например, растительные окаменелости выглядят как корни, стебли и листья, только окаменелые; окаменелости животных сложнее, некоторые из них сохраняют их раковины (например, раковины моллюсков), другие — только их твёрдые кости (например, у рептилий и млекопитающих), но их легко распознать. Кроме того, необходимо знать, в каких геологических слоях могут находиться окаменелости. Окаменелости не встречаются в вулканических породах, они обычно сохраняются только в осадочных породах. Однако различные типы осадочных пород также по-разному сохраняют окаменелости. Например, в кварцевых песчаниках, галечниках и известняках обычно нет окаменелостей, потому что их структура и условия осаждения не способствуют сохранению окаменелостей или потому, что условия их образования не подходили для жизни организмов. Только структура и условия осаждения известняков, глинистых сланцев, глин, песчанистых глин, песка и песчанистых глин подходят для роста живых существ и сохранения окаменелостей. Окаменелости разных эпох также полностью отличаются друг от друга. Например, чтобы найти трилобитов, лучше всего искать их в отложениях кембрийского периода (540–500 миллионов лет назад), но трилобиты также встречаются в отложениях ордовикского и силурийского периодов и других палеозойских отложений, но чем моложе отложения, тем их меньше. Если вы ищете окаменелости растений, вы обязательно должны искать их в наземных отложениях, особенно в слоях с высоким содержанием органического вещества, таких как угольные отложения; окаменелости динозавров следует искать в наземных отложениях мезозойской эры. То есть, чтобы примерно понять, какие окаменелости могут быть в какую эпоху, а также то, являются ли они морскими или наземными, в наземных отложениях, конечно, нельзя найти окаменелости морских организмов.
Геологическая ситуация часто меняется, и разные места, разные эпохи и разные породы часто сильно отличаются друг от друга, но если много искать и накапливать опыт, можно выявить закономерности. Например, в раннекрейцейских наземных отложениях западной части Ляонин в Китае (более 100 миллионов лет) в тонких слоях серого, бело-серого и жёлто-серого глинистого сланца часто содержатся важные окаменелости птиц, насекомых, растений, пресноводных рыб, а также маленьких динозавров и птерозавров. Местные жители часто помогают палеонтологам искать эти окаменелости, и со временем они узнали, где и на каких слоях можно найти какие окаменелости, а также на какой глубине под землёй можно найти окаменелости. Как говорится, "практика — лучший учитель", и это действительно так. В некоторых районах окаменелостей мало, поэтому поиск окаменелостей требует терпения, и если вы долго не можете найти окаменелости в одном слое, почему бы не поискать вдоль продолжения слоя. В самых труднодоступных местах, если вы всё же найдёте окаменелости, это принесёт вам неожиданную находку.
Стоит отметить, что в некоторых породах могут быть ложные окаменелости, которые выглядят немного как растительные стволы и листья, но при внимательном рассмотрении под увеличительным стеклом можно увидеть, что они не являются стволами и листьями деревьев, а представляют собой чёрные марганцевые отложения, распределённые по поверхности породных трещин.