Ein Fossil ist ein vollständiger oder teilweiser Abdruck der Überreste einer Pflanze oder eines Tieres in einer Felsformation oder eine grobe Momentaufnahme des Lebens vor Millionen von Jahren. Die einzigartige Darstellung der alten Geschichte, die Fossilien bieten, hat die Auswahl eines Staatsfossils zu einer gängigen Praxis für viele Bundesstaaten der Vereinigten Staaten gemacht. Ein Fossil wird normalerweise als Staatssymbol ausgewählt, weil es in diesem Staat weit verbreitet ist. Das Staatsfossil kann jedoch auch ausgewählt werden, um zu zeigen, wie sich Tiere seit der Antike verändert haben, welche einzigartigen Tiere in prähistorischer Zeit im Staat lebten oder wie der Lebensraum aussah, als das versteinerte Tier noch lebte. Nicht alle Staaten innerhalb der Vereinigten Staaten haben ein offizielles Staatsfossil ausgewählt.
Ein Beispiel für ein Staatsfossil, das ausgewählt wurde, um zu zeigen, wie sich ein modernes Tier entwickelt hat, ist das Staatsfossil von Minnesota, der Castoroides ohioensis, der allgemein als Riesenbiber bekannt ist. Diese prähistorischen Tiere sahen dem modernen Biber sehr ähnlich, waren aber etwa 8 m lang und wogen etwa 2.4 kg. Damit würde dieser archaische Biber die Größe eines modernen Bären haben.
Die Säbelzahnkatze ist ein Beispiel für ein offizielles Staatsfossil, das aufgrund seiner Einzigartigkeit und Popularität von einem der westlichen Bundesstaaten – Kalifornien – ausgewählt wurde. Dieses Tier sah einem weiblichen Löwen sehr ähnlich, hatte jedoch eine Reihe von Eckzähnen, die in einer säbelartigen Verjüngung aus dem Oberkiefer herausragten, die diesem Tier seinen allgemeinen Namen gab. Die Säbelzähne waren normalerweise 7 Zoll (etwa 18 cm) lang. Diese Tiere sind zusammen mit dem Wollmammut seit langem ein beliebtes Symbol der Eiszeit, was wahrscheinlich dazu führt, dass der Bundesstaat Kalifornien dieses Fossil als Staatswappen auswählt.
Das Terrain der Vereinigten Staaten ist nicht mehr wie vor 400 Millionen Jahren oder sogar vor 40 Millionen Jahren. Zum Beispiel war der Staat New York vor mehr als 400 Millionen Jahren von einem Meer bedeckt und war die Heimat des Eurypterus remipes oder des Seeskorpions, der in seiner Anatomie der zeitgenössischen Königskrabbe am ähnlichsten ist. Der Seeskorpion wurde als Staatsfossil ausgewählt, um zu zeigen, dass New York einst ein salziges Meer war. Dieser seltene Eurypterid wurde auch ausgewählt, weil er und viele seiner Verwandten in einem großen Gesteinsband versteinert waren, das sich etwa 70 km über den Bundesstaat New York erstreckte. Dieses fossilkonzentrierte Gesteinsband ist unter Paläontologen weltweit berühmt geworden.