化石是指古生物体或古代动植物遗骸在地层中的矿物化后形成的化学物质，是追寻地球漫长历史历程的重要依据。化石的形成是一个漫长而曲折的历程，涉及许多自然要素。
最基础的化石形成历程分为两步。第一步是化石原质料的聚积，这些原质料往往是肉或者骨骼等遗体，由于生物的殒命，这些遗体会逐渐剖析。当生物殒命后不久，其软体组织就会被食腐动物、微生物和细菌所溃烂，发生出一种称为鱼腥味的气息。
第二步是化石的矿物质替换作用。这一历程通常发生在遗体四周的含有大量矿物质的水域，遗体被埋在沉积物中，经由了漫长的时间，随着水流和空气的影响，原有的生物质质地逐渐变得更致密，同时原有的有机物质也被逐渐替换成一种稳固的矿物质，例如方解石、方铅矿和白云石等。
然而需要注意的是，并非每个生命体都可以形成化石。在形成化石的历程中，自然界需要一些特殊条件，例如物种自己骨骼较大且坚硬，遗体陷入沉积层中后不易被侵蚀，有生物或矿物质的填补。这也是为什么有些生命体的化石异常有数而另外一些则相对较多的缘故原由。