Oxu müddəti: ~5 dəq.
Bir canlı öldükdən sonra sümükləri, dişləri, qabığı, dırnaqları kimi bərk hissələrinin eynilə qorunması və ya bunların izinin qalması ilə fosillər meydana gəlir. Fosil, əsasən, canlının həmin hissələrinin daşlaşmış formasına deyilir. Ancaq fosil sadəcə daşlaşma ilə meydana gəlmir. Buz kütləsinin içində donmuş mamontlar, ağac şirəsi içində qalmış həşərat və kiçik sürünən növləri kimi canlıların quruluşunun dəyişilmədən dövrümüzə qədər çatdığı fosillər də var.
Bir canlı öldükdə bədənini təşkil edən yumşaq toxumalar bakteriyaların və ətraf mühit amillərinin təsiri ilə çürüməyə başlayır (çox nadir hallarda çürümə baş vermir). Canlının daha möhkəm hissələri (sümüklər, dişlər və qabıq kimi tərkibində minerallar olan hissələr) bəzi fiziki və kimyəvi proseslərdən keçərək uzun müddət dəyişilmir. Bu proseslər fosilləşməyə səbəb olur. Fosilləşən hissələr, əsasən, onurğalıların sümükləri və dişləri, braxiopodların (çiyinayaqlılar) və molyuskların qabıqları, bəzi xərçəngkimilərin və trilobitlərin xarici skeletləri, mərcankimilərin və süngərlərin ümumi quruluşları və bitkilərin oduncaq hissələridir.
Canlının yerləşdiyi mühitin və ətraf mühit amillərinin fosilin əmələ gəlməsində böyük rolu var. Canlının yerləşdiyi mühitə görə fosilləşmə baş verib-verməyəcəyini təxmin etmək mümkündür. Məsələn, sualtı mühit quruya nisbətən fosilləşmənin baş verməsi üçün daha əlverişlidir.
Ən çox yayılmış fosilləşmə prosesi minerallaşmadır. Bu prosesdə orqanizmin yerini cəsədin gömüldüyü çöküntüdəki minerallar tutur. Minerallaşma prosesində bu mərhələlər baş verir:
Əvvəlcə, ölən heyvanın bədəni anidən torpaq, lil və ya qumun altında qalaraq hava ilə təması kəsilir. Bundan sonra aylar ərzində heyvanın gömüldüyü yerin üstünü yeni torpaq təbəqələri örtür. Bu təbəqələr heyvanın bədənini xarici amillərdən və fiziki aşınmalardan qoruyan xüsusi qalxan rolunu oynayır. Getdikcə daha çox təbəqə üst-üstə toplanır və bir neçə əsr ərzində canlının bədəni yer səthinin və ya dəniz dibinin bir neçə metr dərinliyində qalır.
Zaman keçdikcə heyvanın sümük, qabıq, pulcuq, qığırdaq kimi toxumaları yavaş-yavaş parçalanır. Parçalanan toxumaların içinə yerin altındakı sular sızır və bu suların tərkibindəki minerallar zaman ərzində toxumalardakı kimyəvi maddələrin yerini tutur. Toxumalardakı kimyəvi maddələrin yerində yerləşən bu minerallar aşınmaya və parçalanmaya qarşı davamlı olan kalsit, pirit, silisium oksidi, dəmir kimi süxurların tərkib hissələridir. Beləliklə, milyon illər ərzində bu minerallar canlının bədənindəki toxumaların yerini tutaraq canlının bir növ daş surətini çıxarır. Nəticədə, fosil orijinal canlı ilə eyni formada qalır, tərkibi isə süxur olur.
Minerallaşma yolu ilə fosilləşmədə müxtəlif hallara rast gəlinir:
◉ Orijinal skelet tamamilə fərqli mineralla əvəz olunubsa, qabığın tam surəti əmələ gəlir.
◉ Əgər təzyiq nəticəsində skeletin çöküntüdə tam qəlibi çıxıbsa, skeletin xarici səthinin izi əldə edilir.
Bitki fosillərində isə bakteriyaların təsiri ilə karbonlaşma baş verir. Karbonlaşmada oksigen və azotun yerini karbon və hidrogen tutur. Karbonlaşmada bakteriyalar təzyiq və temperatur dəyişiklikləri və ya müxtəlif kimyəvi proseslərin təsiri ilə toxumaların molekullarını parçalayır, ancaq karbon lifləri qalır, zülal və sellüloza quruluşunda kimyəvi dəyişiklik baş verir. Karbon 4-oksid, metan, hidrogen sulfat və su buxarı kimi digər maddələr yox olur. Bu proses nəticəsində Daş kömür dövründə (354–290 milyon il) mövcud olan bataqlıqlardan ibarət meşələrdə təbii kömür yataqları meydana gəlmişdir.
Fosillər bəzən kalsiumla zəngin sulara gömülmüş orqanizmlərin travertin kimi minerallarla örtülməsi ilə meydana gəlir. Orqanizm çürüyərkən mineral yataqlarının üstündə izi qalır.
Canlının yumşaq hissələrinin -saçları, tükləri və ya dərisi də daxil olmaqla- tam fosilləşməsi isə çox nadir rast gəlinən haldır. Kembriyəqədərki dövrə (4,6 milyard – 543 milyon il) aid yumşaq toxumalı canlıların qalıqları çox yaxşı qorunmuşdur. Kembri dövründən (543–490 milyon il) dövrümüzə qədər bir çox canlıların bərk toxuma qalıqları ilə yanaşı, daxili quruluşunun tədqiq olunmasına imkan verən yumşaq toxuma qalıqları da mövcuddur. Kəhrəba və fosil qalıqlarının içində qorunmuş təqribən 150 milyon il əvvələ aid heyvan tükləri və müxtəlif tüklər də fosil qalıqlarının hərtərəfli tədqiq edilməsinə imkan verən nümunələrdəndir. Sibir buzlaqlarının içində qalmış mamontlar və ya Baltik meşələrində ağac şirəsinin içində qalaraq fosilləşən həşəratlar və sürünənlər də yumşaq orqanları ilə birlikdə fosilləşmişdir.
Fosillərin ölçüsü də müxtəlifdir. Mikroorqanizmlərin fosillərindən sürü şəklində yaşayan heyvanların böyük fosillərinə qədər çox müxtəlif fosillər əldə edilmişdir. Böyük fosillərin ən təəccüblü nümunələrindən biri İtaliyada böyük təpə şəklindəki süngər rifidir.
Yer üzünün ən böyük canlı zirvəsi olan bu rif 145 milyon illik əhəngli süngərlərdən təşkil olunmuşdur. Qədim Tetis okeanının dibində formalaşan bu süngər rifi tektonik təbəqələrin hərəkəti nəticəsində yüksəlmişdir. Üstündə Trias dövrünə aid süngər riflərində yaşayan canlı nümunələri də var. Kembri dövrünə aid minlərlə canlının fosilləri yerləşən Kanadadakı Börcess Şeyl (Burges Shale) və Çindəki Çentszyan (Chengjiang) fosil yataqları böyük fosil sahələrindəndir. Dominikan Respublikasında və Baltik dənizinin qərb sahillərində yerləşən kəhrəba yataqları mühüm fosil mənbələridir. Amerikanın Vayominq əyalətində yerləşən Qrin-River (Green River) fosil yataqları, Mərkəzi Amerikada yerləşən Uayt-River (White River) fosil yataqları, Almaniyadakı Ayxştatt (Eichstatt) və Livandakı Hacula (Hajoula) fosil yataqları buna misaldır.