由於自然作用在地層中保存下來的地史時期生物的遺體、遺跡，以及生物體分解後的有機物殘餘（包括生物標誌物、古DNA殘片等）等統稱為化石。化石可分為實體化石、遺跡化石、模鑄化石、化學化石、分子化石等不同的保存類型。 化石是存留在岩石中的古生物遺體或遺跡，最常見的是骸骨和貝殼等。 研究化石可以了解生物的演化並能幫助確定地層的年代，化石正可謂“滄海桑田的見證者”。
什麼是化石
你可曾在山上或河床上揀到過一種石頭，它的一麵上刻著一片葉子、一個貝殼或是一條魚，好像雕刻品一樣？這種石頭就是一種化石。 化石這個詞，是由拉丁文演變而來的，原意是指“從地底挖出來的東西”。化石就是生物的遺體或遺跡，在岩石中保存了很長時間。生物的曆史，有很多章節都是寫在化石上麵的。
簡單地說，化石就是生活在遙遠的過去的生物的遺體或遺跡變成的石頭。在漫長的地質年代裏，地球上曾經生活過無數的生物，這些生物死亡後的遺體或是生活時遺留下來的痕跡，許多都被當時的泥沙掩埋起來。在隨後的歲月中，這些生物遺體中的有機物質分解殆盡，堅硬的部分如外殼、骨骼、枝葉等與包圍在周圍的沉積物一起經過石化變成了石頭，但是它們原來的形態、結構（甚至一些細微的內部構造）依然保留著；同樣，那些生物生活時留下的痕跡也可以這樣保留下來。
從化石中可以看到古代動物、植物的樣子，從而可以推斷出古代動物、植物的生活情況和生活環境，可以推斷出埋藏化石的地層形成的年代和經曆的變化，可以看到生物從古到今的變化等。
化石告訴我們：在幾百萬年或幾萬萬年以前，地球是什麼樣子，在它的表麵長了一些什麼動物或植物，這些植物和動物是怎樣變化著。
[擴展閱讀]化石研究史
人類對化石產生興趣，可追溯到很古老的年代。但直到18世紀，人們才開始真正以科學的眼光來從事化石的研究。
我們祖先對化石的生物屬性的認識，比西方人要早好幾百年。早在公元初年，東漢時的《神農本草經》中就已有龍骨的記載，認為這是龍死後留下的遺骸。南北朝時的陶弘景（456～536）已經知道琥珀中的昆蟲是由鬆樹流出來的鬆脂粘住昆蟲後埋入土中，經過長久的地質過程形成的。唐朝中期的書法家顏真卿（708～784）在《撫州南城縣麻姑山仙壇記》碑文中指出：“南城縣有麻姑山，頂有壇……東北有石崇觀，高石中猶有螺蚌殼，或以為桑田所變。”這說明，他已領悟到地殼的滄海桑田變遷，並能利用化石來判斷當時當地的環境。北宋傑出科學家沈括（1031～1 095）在《夢溪筆談》中進一步指出：“予奉使河北，遵太行而此，山崖之間，往往銜螺蚌殼及石子如鳥卵者，橫亙石壁如帶。此乃昔之海濱，今東距海已近千裏。所謂大陸者，皆濁泥所湮耳。”之後，宋代朱熹（113～1 200）亦有“嚐見高山有螺蚌殼或生石中，此石即舊日之土，螺蚌即水中之物，下者卻變而為高，柔者卻變而為剛”的論述。
歐洲對化石的認識要晚得多。在中世紀，歐洲人相信世界和萬物全是上帝創造的，因而對化石產生了可笑的看法：有些人以為這些化石是上帝創造動物、植物的模子；有的人以為這些化石是上帝拋棄掉的沒有做好的東西；有的人甚至宣稱，這些石頭是上帝特地用來愚弄地質學家的，要使他們醒悟，揣度上帝的神秘是白費心機的。直到文藝複興時期，意大利著名的藝術家兼工程師達芬奇（1 452～1 519）才第一個對化石做出正確的解釋。自此以後，人類陸續發掘出大量的化石，並從生物學角度進行了研究。到18世紀與19世紀交替之際，以化石為研究對象的古生物學已發展成為地球科學的一個重要的分支學科。