La paleontologia è lo studio di ciò che i fossili ci dicono. Essa permette agli scienziati di tracciare la storia dell’evoluzione di organismi estinti o tuttora viventi. Usando differenti metodi di datazione, essi possono inoltre stimare l’età delle rocce e , quindi, quella dei reperti in esse contenuti. Oggi i paleontologi traggono la maggior parte delle loro informazioni dallo studio di depositi di rocce sedimentarie che si sono stratificate lungo periodi di milioni di anni. La maggior parte dei fossili sono stati trovati in rocce sedimentarie. I fossili e altre particolarità delle rocce vengono utilizzati per confrontare strati rocciosi che si trovano in luoghi diversi della Terra e per determinare quali strati si sono formati nello stesso periodo o nello stesso tipo di ambiente.

Qualche volta le parti mineralizzate del corpo di un essere vivente, come i denti, le ossa , i gusci, le conchiglie, gli esoscheletri di molti invertebrati, le strutture calcaree, il legno del corpo dei vegetali subiscono il processo di "fossilizzazione". Ad esempio, dopo che un mollusco è stato decomposto, resterà soltanto la sua conchiglia, che potrà subire diverse trasformazioni:

La fossilizzazione avviene soltanto quando intervengono fattori particolari che favoriscono la conservazione dei resti organici; essa può avvenire in quattro modi: