Der größte Teil der Erdoberfläche ist mit einer Gesteinsart bedeckt, die als Sedimentgestein bezeichnet wird, weil sie sich aus aufeinander aufbauenden Sedimentschichten bildet. Eines der charakteristischen Merkmale von Sedimentgesteinen ist der hohe Fossiliengehalt. Alle Arten ausgestorbener Pflanzen und Tiere sind in Sand, Schlick oder Schlamm aus längst vergangenen Zeiten erhalten.
Im Laufe der Zeit werden Tierleichen auf Sedimentgesteinsoberflächen von Schlick bedeckt. Die Knochen werden mineralisiert, wobei Mineralien die ursprünglichen organischen Stoffe ersetzen und einen Abguss des Organismus hinterlassen. Der Organismus wird über längere Zeit vollständig durch langlebige Mineralien ersetzt. Bei der Versteinerung von Holz werden Zellulose und Holzfasern durch Mineralien wie Kieselsäure ersetzt.
Sogar zarte Merkmale sind manchmal in Fossilien erhalten. In Fossilien wurden die Augen von Fliegen und die zarten Flügel von Schmetterlingen gefunden. Die meisten Fossilien sind jedoch dicke Schalen oder Skelette. Tiere mit bleibenden Fossilien gehören auch zu den am meisten untersuchten und verstandenen Tieren.
Es ist überraschend, dass aus etwas so Weichem und Feinem wie Sand etwas so Starres wie ein Fossil werden kann. Der Grund liegt in der Druckbeaufschlagung, die Sedimente erfahren, wenn sie immer weiter vergraben werden. Pro 100 Fuß (31 Meter) Tiefe steigt die durchschnittliche Temperatur um etwa 1 °C an. Der durchschnittliche Druck erhöht sich um etwa 1 ppsi (Pfund pro Quadratzoll) oder etwa 7 Kilopascal für jeden Fuß (31 Zentimeter) Tiefe. Der erhöhte Druck und die erhöhte Temperatur führen zu einem Prozess namens Verdichtung, bei dem die empfindlichen Partikel im Sediment eng ineinander eingearbeitet werden und zu Gestein werden.
Schlamm wird während des Verdichtungsprozesses von Wasser gereinigt und wird zu Gestein. Manchmal führt die erhöhte Hitze dazu, dass das Material chemische Umwandlungen durchläuft, die als Zementierung bezeichnet werden, was dazu führt, dass Mineralien wie Calcit, Siliziumdioxid und Eisenoxid Filme auf der Oberfläche des Sediments aufbauen. So werden Fossilien hergestellt. Die Mineralien besetzen auch Lufteinschlüsse zwischen den Sandmolekülen.
Fossilien können auch andere Dinge als tatsächliche Körper bewahren. Spuren, Spuren, Pfade und Höhlen wurden gefunden. Da Kohle selbst eine verdichtete Vegetation ist, können viele Fossilien darin gefunden werden.