●形成条件
地史时期的生物，只有一小部分与地质环境相适宜，保存下来成为化石：①生物本身必须具有一定的硬体，如无脊椎动物的贝壳、甲壳，脊椎动物的骨骼、牙齿，植物的树干、叶子和孢子、花粉等；②生物死亡后必须迅速地被沉积物埋藏起来，免遭生物、机械或化学作用的破坏；③必须经过较长时间的各种石化作用。生物遗体如果是原地埋藏，就比较容易形成完整的化石，如中国山东临朐晚第三纪中新统山旺组中保存大量完好的动、植物化石。另一种情况是生物死后的遗体可能经受各种搬运作用，这些在异地埋藏的化石，一般都有不同程度的损坏，分选程度较好，有时还有定向排列现象。以生物的遗体、遗迹的埋藏和化石的形成过程作为研究对象的学科，称为埋藏学。
●保存类型
化石保存类型一般可分为实体化石、模铸化石、遗迹化石和化学化石。①实体化石是指古生物遗体本身全部或部分被保存下来的化石，如中国抚顺第三纪煤层中琥珀内的昆虫化石，是在严密封闭的情况下保存下来的。西伯利亚第四纪冰期冻土中的猛犸象，是在严寒冷冻的条件下整体保存的。但多数化石仅能保存生物的硬体部分，而且经受了明显的变化，即石化作用。具有几丁质、几丁—蛋白质或蛋白质骨骼中容易挥发的成分（氧、氢、氮）经升溜作用而消失，仅留下碳质薄膜，因而又称炭化作用，如笔石和植物的叶子经炭化作用保存下来。生物硬体的组成物质，部分被地下水溶解，由外来矿物质填充代替，就可以保存原来硬体的微细构造，称为交代作用，如硅化木，其年轮甚至植物细胞形状仍能清晰可见。②模铸化石是指生物遗体在底质、围岩、填充物中留下的印模和复铸物。根据化石与其围岩的关系可以分为若干类型，如印痕化石、印模化石、铸型化石和复型化石。③遗迹化石是指古代生物生活活动时，在底质沉积物表面或内部留下的痕迹和遗物，如脊椎动物的足迹化石、蠕形动物的爬迹化石和动物的排泄物粪化石或卵化石。广义的遗迹化石还包括旧古器时代古人类的劳动工具、文化遗物等。④化学化石是指古代生物的遗体虽然未能保存下来，但组成生物的有机成分经分解后形成各种有机物如氨基酸、脂肪酸等，仍可保留在岩层中，足以证明古代生物的存在。这类化石叫化学化石。