有條件的地質歷史時期的生物，只有壹小部分適合地質環境，作為化石保存下來:①生物本身必須具有壹定的硬件，如無脊椎動物的殼和甲殼，脊椎動物的骨骼和牙齒，植物的樹幹、樹葉、孢子和花粉；(2)生物死亡後，必須迅速被沈積物掩埋，以免被生物、機械或化學作用破壞；(3)必須經歷長時間的各種石化作用。如果將生物遺跡就地掩埋，更容易形成完整的化石，如中國山東臨朐中新世山旺組保存的大量完整的動植物化石。另壹方面，生物的屍體可能會受到各種處理。這些埋藏在不同地方的化石壹般都有不同程度的損壞，分選程度較好，有時也有定向排列。以生物遺骸和遺體的埋藏以及化石的形成過程為研究對象的學科稱為埋葬學。
保存類型化石保存類型壹般可分為固體化石、壓鑄化石、遺跡化石和化學化石。(1)實體化石是指保存了古生物全部或部分遺跡的化石，如中國撫順第三紀煤層琥珀中的昆蟲化石，它們是在密閉條件下保存的。西伯利亞第四紀冰期凍土中的猛獁象，在嚴寒冰凍條件下完整保存。而大多數化石只能保存生物堅硬的部分，並且發生了明顯的變化，也就是化石化。甲殼質、殼聚糖-蛋白質或蛋白質的骨骼中的揮發性成分(氧、氫、氮)通過上升和下降而消失，只剩下壹層碳質薄膜，也叫碳化。例如，筆石和植物葉子通過碳化來保存。生物硬件的組成部分被地下水部分溶解，被外來的礦物質所取代，可以保留原有硬件的精細結構，稱為交代作用，如矽化木，其年輪甚至植物細胞的形狀仍能清晰可見。②壓鑄化石是指生物遺跡在底質、圍巖和填充物中留下的印痕和重鑄物。根據化石與其圍巖的關系，可分為印痕化石、印模化石、鑄模化石、復化石等幾種類型。(3)遺跡化石是指古代生物在生命活動過程中，在地表或沈積物內部留下的痕跡和遺跡，如脊椎動物的足跡化石、爬行動物的爬行化石和動物的排泄物或卵化石等。從廣義上講，遺跡化石還包括舊器物時代古人的勞動工具和文物。(4)化學化石是指雖然遠古生物的遺跡未被保存下來，但構成生物的有機成分分解形成氨基酸、脂肪酸等各種有機物質，仍能殘留在巖石中，足以證明遠古生物的存在。這種化石被稱為化學化石。