Fosilijos susidaro, kai organizmai, patekę į aplinką be deguonies, yra palaipsniui mineralizuojami. Šį procesą galima imituoti laboratorijoje, naudojant tokias medžiagas kaip moliuskų kriauklės, plastilinas, gipsas, vanduo ir aliejus. Fosilijos dažnai randamos upių atodangose, karjeruose, o Lietuvoje – ir rieduliuose.

Fosilijos yra neįkainojamas informacijos šaltinis. Jos suteikia duomenų apie išnykusių organizmų išvaizdą, evoliuciją, aplinkos pokyčius, temperatūros svyravimus ir net žmonijos istoriją. Fosilijos taip pat yra svarbus Čarlzo Darvino evoliucijos teorijos įrodymas.

Paleontologai naudoja įvairius metodus fosilijoms tirti. Uolienų sluoksnių analizė, rentgenografija ir izotopų metodas padeda nustatyti fosilijų amžių ir struktūrą. Genetiniai tyrimai leidžia identifikuoti rūšis, o kompiuterinis modeliavimas padeda atkurti iškastinių gyvūnų išvaizdą, elgesį ir judėjimą.

Gyvosios fosilijos – tai organizmai, kurie išliko beveik nepakitę per milijonus metų. Du tokie pavyzdžiai yra dviskiautis ginkmedis (Ginkgo biloba) ir ežerinė durlė (Hydra).

Inkliuzai – tai ypatingos fosilijos, kur organizmų liekanos yra išlikusios sukietėjusiuose sakų lašuose, dažniausiai gintare. Lietuvoje paleontologijos studijos prasidėjo XVIII amžiuje Vilniaus universitete. Buvo tiriamos įvairiose Lietuvos vietovėse rastos fosilijos, o giliųjų gręžinių dėka buvo galima pasiekti ir ištirti gilesnius Žemės sluoksnius.

Paleontologija – mokslas, nagrinėjantis praeities gyvybės formas, daugiausia dėmesio skiriant fosilijoms. Fosilijos apima įvairias iškastines liekanas, tokias kaip kaulai, dantys, kriauklės ir netgi mumifikuoti organizmai. Senovės graikų filosofai, pavyzdžiui, Aristotelis, jau domėjosi fosilijomis. XVII–XVIII amžiuose buvo sukaupta daug informacijos apie įvairias fosilijas, o XIX amžiuje Žoržas Kiuvjė atliko svarbų vaidmenį aprašant fosilijas ir nustatant Žemės sluoksnių amžių.