恐龍既然是一類絕滅了的爬行動物，也就是說它在世界上的一切活動，都已成了曆史的陳跡，故我們隻能通過它們遺留在地層裏的化石和印痕來了解它們。那麼，人們會問：什麼是化石？簡單地說，化石是古代生物的遺體、遺跡經過自然界的作用埋在地下，經過長期的地質作用變成了和石頭一樣的東西，我們把它稱為化石。化石在被人們發掘出來以後，經過研究和複原，能夠說明古代生物生存時的形態和生活習性，進而解釋地質現象。
人們又會進一步問化石是怎樣形成的？在通常情況下，變成化石的大多數是生物遺體的硬體部分，硬體部分變成化石要經過石化作用。許多人覺得很奇怪，怎麼動物的骨頭會變成了石頭呢？這個道理說起來也很簡單，現在我們先舉一個生活中的例子。
鹹雞蛋是人人熟悉的食品。新鮮的雞蛋是不鹹的，可是把雞蛋浸在鹽水裏，醃上幾個星期後，雞蛋就會變鹹了。為什麼呢？因為鹽水中含有鹽分子，鹽分子通過滲透作用而進入雞蛋內，因此鮮雞蛋就逐漸變成了鹹雞蛋。鹽分子進入雞蛋的多少與溫度、壓力、鹽水的濃度有關。假如一個蛋在鹽水供應充足的條件下，把它醃上千百年之久，這個蛋還仍然會是一個鹹雞蛋嗎？不會，這時候它實際上已經變成與化石相似的東西，也可以把它叫做“化石蛋”了。盡管它還保持著原來的樣子，可是裏麵的物質卻不相同了，原來的蛋白、蛋黃已被無機的鹽類所代替和充填，蛋殼裏也充滿了無機鹽類。恐龍化石的形成與上述醃鹹雞蛋的方式相似。假如在7000多萬年以前，一條恐龍的遺體偶然地被埋在地下，沒有被打破，也沒有遭到細菌的作用而分解。地下含有豐富的地下水，水中含有較多的無機鹽類，這些無機鹽類就是我們用壺燒水時在壺底沉澱下來的水堿（它們多是碳酸鈣），這些無機鹽分子逐漸代替和置換了有機質，經過漫長的歲月，這條恐龍就變成了化石。這個作用我們稱為石化作用。實際上石化作用是在一係列化學和物理的作用下完成的，因此是一個複雜的、由量變到質變的過程。由於岩石性質不同，地下水所含的礦物質也不一樣。前麵談到的可以叫作鈣化，一般的骨骼和貝殼等形成的化石都是經過鈣化的。但有些化石是由矽質充填的，叫作矽化（過去叫作矽化），如許多本化石就是經過矽化的。由鐵質沉澱充填的叫作鐵化，不少海生的介殼類化石就是經過鐵化而成的。在澳大利亞有一種寶石叫蛋白石，常常是由海生動物骨骼經矽化而成。
除了生物的遺體能變成化石以外，生物的遺跡也可以形成化石。蠕蟲在泥沙中爬行，一邊掘土前進，一邊吃土壤中可以吃的營養，如果條件適合，這種蠕蟲活動的痕跡也可以形成化石，這就是遺跡化石。遺跡化石中最使人感興趣而且在科學上意義較大的是腳印化石，特別是恐龍的腳印化石。
生物活著時要進行分泌、排泄、生殖等活動，這些物質經過石化後變成的化石就叫作遺物化石。卵生動物的蛋也會保存成遺物化石，如恐龍蛋化石和糞化石。化石是生物繁衍盛衰的直接證據，好像生物進化曆史上的文字檔案。古生物學者就是研讀化石文字檔案的人。
有神論者們堅信地球上的生物都是“上帝”創造出來的，它們彼此之間沒有親緣關係。他們甚至提出，化石是上帝創造萬物時留下的鑄模，即所謂“遺棄物”。我國封建社會的曆史很長，由於科學不發達和統治者故意把傳說中的“龍”神秘化，所以很久以來人們對化石和“龍骨”的解釋似是而非，並把它們蒙上一層唯心主義的色彩。《太平寰宇記》中有這樣一段記載：“玄武山一名三隅山，在玄武縣東二裏，其山六屈三起，出龍骨。傳雲：龍升其山，值天門閉，龍升不達，遂死於地，後沒入地中，民掘其骨入藥用。這段話中有關“龍骨”成因的解釋是，龍要升天，正好天門關閉，於是摔死在地上，骨頭埋入地下，民眾挖它的骨頭作藥用。它把“龍骨”和化石說成是龍死後的骨頭變成的，這顯然是錯誤的。我國的地質古生物工作者在山西保德、府穀，寧夏同心一帶曾經進行過大量的調查采集工作，獲得不少有價值的“龍骨”，經過研究，這些被當做中藥用的“龍骨”，並不是什麼“龍”的骨頭，也不是恐龍或其他古代爬行動物的化石，而是距今6000萬年至10000年以前的犀牛、馬類、鹿類、牛類、象類等哺乳動物的骨骼。中藥中的“龍齒”，也是這些動物的牙齒化石，它們都是經過石化作用而變成化石的，含有微量元素和鈣，具有藥效而被中醫采用。隨著製藥工業的發展，它們將被新的藥品代替，而“龍骨”則成為人們了解自然，研究地球曆史和生物進化史的有價值的科學材料。