恐龍雖已從地球上消失，但卻在地層裏留下了大量的化石。這些化石是珍貴的“曆史檔案”，是我們探索恐龍之國奧秘的最重要的資料。
恐龍化石的種類很多，有骨骼化石、牙齒化石、皮膚化石、木乃伊化石、腳印化石、蛋化石、糞化石、胃石、窩巢的遺跡、尾巴在地上的拖跡、胃裏殘餘食物的化石等。
骨骼化石出土數量最多，但大部分不完整或比較破碎零亂，保存完好的骨架較少。我國的合川馬門溪龍、青島龍、華陽龍；美國的雷龍、梁龍等，化石骨架均比較完整，裝架起來，可以再現這些中生代統治者的雄姿。美國曾找到過好幾個不太完整的霸王龍骨架化石，科學家把這些骨骼湊在一起，組成了一副完整的霸王龍的骨架。
恐龍的牙齒化石比較常見，而且也很重要。牙齒很難風化，容易保存成化石。世界上最早發現的恐龍化石就是牙齒化石。
恐龍的皮膚化石和木乃伊化石偶有發現，十分難得，因為它們極難形成。
除上述化石外，發現得最多的是恐龍的遺跡化石。最主要的遺跡化石是恐龍蛋化石和恐龍腳印化石。我國和美國都發現了大量腳印化石。恐龍蛋化石絕大多數是在我國找到的。