Il existe des centaines, voire des milliers de découvertes de fossiles très importantes, mais quelques-unes se démarquent comme modifiant à jamais la façon dont nous regardons un grand taxon d’animaux ou une époque de l’histoire palentologique.
Les découvertes de fossiles qui ressortent le plus sont 1) la découverte d’un mosasaure (reptile aquatique) par Georges Cuvier en 1808, qui a inauguré l’Âge des reptiles paléontologique, 2) les découvertes de tatous géants et de paresseux géants par Darwin dans le les années 1850, qui l’ont aidé à formuler son Origine des espèces, 3) la découverte de l’archéoptéryx-oiseau dinosaure en 1861, qui a fourni un soutien crucial à cette théorie, 4) la renaissance de la chasse aux fossiles dans les schistes de Burgess d’âge cambrien dans les années 1970 et les années 1980, qui ont révélé les précurseurs de la plupart des embranchements d’animaux modernes, et 5) la prise de conscience de l’importance de l’assemblage de Mistaken Point d’âge édiacarien à Terre-Neuve, qui a révélé des fossiles bien conservés de certains des premiers animaux multicellulaires connus.
Bien que des découvertes de fossiles aient eu lieu depuis l’antiquité, ce n’est qu’avec le travail minutieux de Georges Cuvier dans les années 1790 que les scientifiques en sont venus à accepter que les fossiles représentaient des animaux anciens, dont beaucoup sont aujourd’hui éteints. Le monde avait du mal à accepter l’extinction, pour des raisons philosophiques et théologiques, jusqu’à ce point. Le début du XIXe siècle a été une renaissance des découvertes de fossiles, avec tous les principaux groupes de dinosaures et de nombreux poissons, invertébrés et plantes fossiles trouvés pendant cette période. Adolph Brongniart a fouillé d’importants fossiles de plantes et divisé l’histoire de la vie végétale en quatre époques : à base de spores (lichens, mousses, fougères, etc.), conifères, cycadales et l’ère moderne des plantes à fleurs.
Les découvertes de fossiles historiques les plus importantes de ces derniers temps sont celles qui concernent l’aube de l’histoire animale – d’il y a 520 millions d’années et plus, jusqu’à il y a environ 600 millions d’années, lorsque les organismes multicellulaires apparaissent pour la première fois. Les découvertes les plus fascinantes ont émergé des schistes de Burgess, dans l’ouest du Canada, et de Mistaken Point, dans l’est du Canada. Les schistes de Burgess révèlent un monde primitif bien préservé d’anthropodes, de mollusques, d’éponges et d’annélides, tandis que Mistaken Point représente une époque encore plus ancienne, où presque tous les animaux étaient des frondes stationnaires et des filtreurs en forme de sac et des symbiotes d’algues ancrés à la mer. sol. Il s’agissait probablement de cnidaires, comme les plumes de mer modernes, ou encore de ramifications plus primitives du règne animal.