화석은 퇴적암 지층에 보존되어 있는 과거생물체의 유체, 유해 및 흔적을 말한다. 생물이 죽어서 썩기 전에 화석 형상이 만들어져야 하므로, 화석은 물이 진흙이나 모래들을 급속히 퇴적시킬 때 특히 많이 형성된다. 생물의 시체를 포함한 퇴적층은 적당한 압력과 온도 등의 여건들이 갖추어지면 퇴적층 속에 있는 광물질과 식물의 섬유질이나 동물의 단백질이 교환작용을 해서 생물의 형태를 그대로 보존한 채 암석화되는 것이다.【그림5-4 참조】화석은 여러 형태로 발견되는데 뼈, 껍질, 치아 등 딱딱한 경부조직이 주로 화석으로 남아있고, 얼음 속에 보존된 맘모스 화석, 호박 속에 갇힌 곤충화석, 타르 구덩이에 빠진 동물화석 등에서는 살, 내장, 피부 등의 연부조직도 남아 있는 경우가 있다. 규화는 나무 등에 광물질이 치환되어 돌같이 굳은 것을 일컫으며, 인상은 생물체의 조직이나 외형이 퇴적물에 찍혀 보존된 것을 말한다. 생물의 골격 등이나 생활 흔적이 퇴적층에 찍혀 보존된 화석을 몰드라 하고, 그 비어있던 곳에 퇴적물이 채워진 경우를 캐스트라 한다. 화석들은 전 세계에 걸쳐 발견되는데, 오늘날에는 화석이 형성되고 있지 않다. 화석은 오직 부패되거나 산화될 여유 없이 급격히 매몰된 후 계속되는 퇴적으로 인한 엄청난 압력을 받아야만 형성될 수 있다. 따라서 대홍수와 같은 예외적이고 급격한 환경 변화에서 대량적으로 형성될 수 있는 것이다.