Das älteste bekannte Fossil ist ein Stromatolith (was auf Griechisch „Matratzenfelsen“ bedeutet) und stammt aus der Zeit vor 2.74 Milliarden Jahren. Ein Stromatolith ist eine geschichtete Akkretionsstruktur, die entsteht, wenn Bakterien, insbesondere photosynthetische Cyanobakterien, Sedimentschichten zwischen den von ihnen erzeugten Biofilmen einschließen.
Stromalite gibt es in verschiedenen Formen und Größen, einschließlich Zapfen, Säulen und Verzweigungstypen. Lange Zeit dachte man, dass Stromatolithen in der Gegenwart (zu viele Weideorganismen) gar nicht existieren, bis sie in isolierten, stark salzhaltigen Ökosystemen wie Shark Bay und Lake Thetis in Australien und Cuatro Cienegas in Mexiko entdeckt wurden. Wie Pfeilschwanzkrebse gelten Stromatolithen aufgrund ihres Alters als „lebende Fossilien“.
Das älteste bekannte Fossil von Stromatolithen ist fast fünfmal älter als das älteste Fossil eines vielzelligen Organismus, das etwa 600 Millionen Jahre alt ist. Es gibt einige noch ältere stromalitartige Formationen, die noch weiter als 2.74 Milliarden Jahre zurückreichen, ebenfalls Kandidaten für das älteste Fossil, aber keine wurde von der wissenschaftlichen Gemeinschaft bestätigt.
Stromatolithen sind Anzeichen für Organismen, die möglicherweise eine bedeutendere Rolle bei der Veränderung der Erde gespielt haben als jeder andere Organismus: die Cyanobakterien. Diese photosynthetischen Bakterien wandelten Kohlendioxid massiv in Sauerstoff um, veränderten die Zusammensetzung der Atmosphäre und verursachten eine sogenannte „Sauerstoffkatastrophe“, die viele der anderen damals lebenden Organismen, für die Sauerstoff giftig war, getötet hätte.
Es gibt nicht-biologische stromatolithartige Strukturen, die mit dem ältesten bekannten Fossil verwechselt werden können, aber nichts anderes bedeuten als die Ausfällung winziger Kristalle. Diese wurden heute nicht beobachtet, aber es wird vermutet, dass die Bedingungen in den Ozeanen der Vergangenheit reif für ihre Entstehung waren.
Die ältesten bekannten Tierfossilien tauchen erst in der mittleren Ediacara-Zeit vor etwa 600 Millionen Jahren auf. Dazu gehören eine Vielzahl einfacher Schwämme, Nesseltiere (wie moderne Hydras) und sogar einfache Bilateria (Organismen mit bilateraler Symmetrie), die winzigen Ballons ähneln. Diese Tiere entstanden kurz nach der größten Eiszeit in der Geschichte des Planeten, die zur Bildung von Gletschern auf Meereshöhe am Äquator führte.