化石记录着古生物的信息，是人类能够见到并加以研究的古代生物体的一部分，或它们生活的痕迹。
化石一般可以分为两类，一类是由生物的遗体直接形成的，这些化石常常是植物或动物身体的坚硬部分，例如，植物的茎干，动物的骨骼、贝壳等。有的则是完整的生物体，如湖泊里的昆虫，寒武纪时代的三叶虫化石等，另一类则是由生物的生活痕迹和遗物形成的，如恐龙的脚印、恐龙蛋和粪便等。
研究化石不是一件很容易的事情。因为保存下来的化石很少是完整的，人们必须将各个部分按照它们适当的关系重新进行正确的组装。这就要求古生物学家必须掌握生物的解剖知识，而且还应确定未保存下来的结构的位置。最后，古生物学家根据化石，复原出生物生活时的大小和形状，并根据现代生物的颜色推出复原模型的颜色。不同的学者对同样的化石可能有不同的解释，而且从化石本身推论得越远，解释的差异就可能越大。