化石的形成过程是生物死后被埋在地下，几万年以后会转变成碳酸钙、硅化石、黄铁矿、氧化铁等成分，变得像石头一样坚硬。柔软的皮肤和肌肉被分解，坚硬的骨头和粗糙的外皮转变成化石。

化石是存留在岩石中的古生物遗体、遗物或遗迹，最常见的是骨头与贝壳等。动物死亡后，细菌就会分解掉尸体上的各种组织。但若尸体刚好在适当的时间被留在了适当的地点，尸体上某些坚硬的组织如骨骼、壳、牙齿等就可以保存下来。如果幸运的话，古生物学者可以从一片废墟中挖出300万年前的动物牙齿。他们把这些从远古时代保存至今的生物标本叫做化石。

化石是古生物学的主要研究对象，它为研究地质时期的动、植物生命史提供了证据。中国古籍中早已有关于化石的记载，如春秋时代 的计然和三国时代的吴晋，都曾提到山西省产“龙骨”，“龙骨”即古代脊椎动物的骨骼和牙齿的化石。