ikroskop altında incelenenlerine "mikrofosil" olarak adlandırılır. Her iki grubun da önemi, sahadan toplanması ve incelenmesi kendine özgü farklılıklar gösterir.

Yaşamını yitiren canlılar fosilleşme denilen olay sonucu fosil özelliğini kazanırlar. Canlı artıklarının günümüze kadar fosil olarak gelebilmeleri için  fosilleşme denilen bir takım fiziksel, kimyasal ve biyolojik olaylar geçirmeleri gerekmektedir. Fosilleşme, canlı artıklarının fiziksel, kimyasal ve biyolojik olaylar geçirmesini ifade eder. Organizmanın ölümünden sonra kalan kısımlar mekanik, kimyasal ve biyolojik etmenlerle bozulmaya başlarlar. Eğer bu kalıntılar uygun bir ortama rastlarsa fosil haline gelebilirler. Fosilleşme için en uygun ortam tortul kayaçların oluşumudur. Ancak çok ender durumlarda bazen magmatik ve metamorfik kayaçlarda da fosil bulunabilir . Canlı artıkları uygun ortamlarda fosil haline gelebilir.

Fosilleşme bir dizi olaylar ve evreler sonucu gerçekleşir. Ölen her türlü canlının et ve deri gibi yumuşak kısımları kısa zamanda çürüyerek ortadan kalkar. Ancak bileşiminde anorganik maddeler bulunan kavkı, kemik ve diş gibi sert kısımları gerekli koruyucu ortamlarda kalınca fosilleşme olanağı bulur Canlı kalıntılarının ancak uygun bölümleri fosil haline gelebilir. Bazen de organik madde silisi, karbonat ve pirit halini alabilir. Bu değişme o kadar yavaş ve küçük partiküller halinde olur ki fosilleşecek kalıntı orijinal şeklini kaybetmeden sertleşerek olduğu gibi kalır. Bir canlı kalıntısının fosilleşebilmesi için her şeyden önce atmosfer etkisinden korunması gerekir. Bunu da kireçtaşı, çamurtaşı gibi gözenekliliği en az olan ince taneli sedimanter kayaçlar, buz ve hatta kehribar dediğimiz fosil reçine sağlar (Şekil  Kehribar (reçine) içinde canlı kalıntıları bütünüyle korunabilir. Denizlerde yaşayan canlıların fosilleşme olanakları, karada yaşayanlara oranla fazladır. Çünkü canlının ölümünden sonra deniz dibine inen kalıntısı sedimanlar tarafından örtülerek bozulmadan kalması sağlanır. Denizel ortamlarda fosilleşme daha kolaydır. Karalarda yaşayan canlıların fosilleşebilmeleri ise, aktif atmosferik etkilerden dolayı çok daha özel koşulları gerektirmektedir. Bu canlı artıkları en çok bataklıklara düştüklerinde, akarsu ya da seller tarafından belli bir yere yığıldıklarında veya buzlar tarafından örtüldüklerinde fosilleşme olanağı bulurlar. Karasal ortamlarda fosilleşme bataklıklarda daha kolaydır. Bitkilerin fosilleşmeleri ise yaprak, kök, dal, gövde, spor ve polen denilen çiçek tozlarının fosilleşmeleriyle olur. Organizmaların kemik, kabuk, diş, ahşap kısımlar gibi sert parçaları, kas, deri, iç organlar gibi yumuşak parçaları yanında daha fazla fosilleşme şansları vardır.  Canlı organizmaların fosilleşmeye uygun ortamlarda yaşamaları, onların fosilleşme şanslarını artırır.  Bu nedenle karasal ortamlardaki canlılara oranla denizel ve geçiş ortamlarında yaşayan canlıların, bu ortamlarda tortulanma süreçleri açısından daha uygun şartların bulunması nedeniyle, fosilleşme olasılıkları daha yüksektir
Eğer bir canlı yaşadığı yerde ölmüş ve fosilleşmiş ise bu tip fosiller otokton fosil denir.
Canlı bir organizma, yaşamını kaybettiği yerde kalmaz ve akıntı, rüzgar vb. diğer etkenler ile başka yerlere taşınabilir. Fosilleşme organizmanın yaşadığı ortamdan başka bir yerde gerçekleşirse buna da allokton fosil adı verilir..

Yaşadıkları ortamlarda tortullara giren fosil topluluklarına yaşam topluluğu ya da biyosönoz denir.

Akıntılarla yaşadığı ve öldüğü yerden uzaklara sürüklenip yaşam ortamları dışında tortullara girerek oluşturdukları topluluklara tanatosönoz denir.
Organizmaların kemik ya da kabuk şeklindeki kalıntıları fosilleşebileceği gibi, canlıların yuva, oyuk, yol vb. izleri de fosil izler halinde tortullar içinde korunup saklanabilir. Buna göre iz fosil, çamurlu bir zemin üzerinde yürüyen canlının bıraktığı ayak izi, sürünme izi, zeminde oluk açarak yaşayan canlıların açtıkları oyukların izleri gibi fizyolojik fosiller halindedir. İzler, fasiyes yorumlarında kullanılırken dünyada en iyi bilinen ve tanınan izlerin bile olumsuz yönlerinin olduğunu unutmamak gerekir. Örneğin;
Bu etmenler çok ciddi sıkıntılara neden olabilir ve her zaman güvenilir olmayabilirler.
Şimdiki canlılarda olduğu gibi, jeolojik zamanlarda yaşamış olan canlıların da bir doğum, gelişme ve yayılma, ölüm olaylarını içine alan bir hayat devreleri olmuştur. Belli bir zaman içinde hayat devresini tamamlamış olan fosillere karakteristik fosil adı verilir.
Dar bir jeolojik zaman aralığında ortaya çıkıp, geliştikten sonra aynı zamanda yok olan bu karakteristik fosillere indeks fosilde denir. Fosil türlere ait bu yaşam, dönemi ne kadar kısa, coğrafi yayılışları ne kadar geniş, özellikleri ne kadar belirgin olursa karakteristik fosiller o derecede önemli ve yararlı olurlar.
Jeolojik devirlerde Dinosaurus gibi büyük sürüngenlerin besinlerini iyi sindirebilmeleri için besin maddeleri ile birlikte yuttukları çakıllar vardır. Sonradan dışarı atılan bu çakıllar cilalı yüzeyleri ile diğerlerinden kolaylıkla ayırt edilebilirler ki, bunlara gastrolit denir. Gastrolitler, otobur dinozorların besinlerini sindirmede yardımcı olması için yuttukları taşlardır. Bunun gibi taşlaşmış dışkıları da bulunabilir. Bu tür canlıların taşlaşmış dışkı kalıntılarına koprolit (fosil dışkı) denir.

Permineralizasyon

Fosil hale geçen organik kalıntılar çeşitli etkilerle değişikliğe uğrar. İçinde eriyik halinde çeşitli maddeler bulunan sular boşluklara, organizmanın süngerimsi doku gösteren kemik boşluklarına sızar ve mineraller bu boşlukları doldurur. Bu olaya permineralizasyon adı verilir.

Karbonizasyon

Bazı canlılar ve özellikle bitkiler su içine düştükleri zaman bunların yüzeylerinde ince bir kömür (karbon) tabakası oluşur. Bu tabaka canlıyı dış etkilerden koruyacağından, organizmanın en ince ayrıntısına kadar korunmasına yardım eder. Kömür havzalarında en ufak detaylarına kadar korunmuş yaprak çiçek, tohum gibi kısımlara rastlanır. Bu olaya da karbonizasyon denir.

İnkrustasyon

Karbondioksitli suların tortulanmaları sonucunda canlılar bir kalker kılıfı ile kaplanır ve korunurlar ki, bu olaya da inkrustasyon adı verilir.

Karbondioksitli suların tortulanmaları sonucunda canlılar bir kalker kılıfı ile kaplanır ve korunurlar ki, bu olaya da inkrustasyon adı verilir. Bunlar özellikle çatlak yüzeylerde meydana gelen bitkiler benzeyen mangan oksitleridir. Yalancı fosiller, biyolojik süreçler yerine jeolojik olarak oluşur. Doğadaki bu şekil ve cisimler ilk görünüşlerinde bir canlı kalıntısı izlenimini verirler. Bunlardan en çok rastlanılanları şunlardır:

Dendritler

Yalancı ya da sahte fosillerin tipik örnekleridir. Bunlar bir eğrelti otu fosiline benzeyen, su içindeki minerallerin genellikle taşların çatlakları içinde, pencere camında donan su kristalleri gibi doğal olarak kristalleşmesiyle, birikimiyle oluşur. Bitki fosiline benzemelerine karşılık fosil değillerdir. Dendritler, kayaçların çatlaklarına sızan minerallerin oluşturduğu desenlerdir. Bunlar kolayca gerçek fosiller ile karıştırılabilir. Kayaçların çatlakları arasında bir mineral çökeltisinin oluşturduğu bu şekiller, genellikle mangan oksitli suların çatlağın arasına sızmasıyla oluşurlar. Çatlak içindeki mangan tortusu eğrelti otları fosillerine benzer. Bunları fosillerle karıştırmamak için dikkat edilmesi gerekir.

Konkresyon

Eriyik maddeler içeren sular, bu maddeleri ya bir fosil ya da başka bir cisim üzerine çökeltebilirler. Çökelme buharlaşma ya da eriticinin uçmasıyla oluşabilir. Bu şekilde konkresyonlar meydana gelir. Soğan gibi kılıflanma gösterirler. Ortalarında yabancı bir cisim bulunur.

Nodüller

Maddelerin yabancı bir ortamda kimyasal bir reaksiyon sonucunda toplanarak oluşturdukları yumrulardır. Genellikle ortasında yabancı bir cisim yoktur ve kılıflanma göstermezler. Gerek konkresyonlar, gerekse nodüller dış görünüşleri ile bazen bir fosili andırırlar.

Çakıllar:

Dış etkenler bazen fosil görünüşlü çakıllar meydana getirir. Bu yönden dikkatli olup yanılmamak gerekir.

Kayaç özellikleri ve çözülmeler

Bazı kayaçların gerek yapısal özellikleri gerekse fiziksel etkilerle uğradığı değişmelere bağlı olarak gösterdikleri şekiller de çeşitli fosillere benzeyebilir. Bunların dikkatli bir şekilde incelenmesi gerekir. Bunun gibi kayaçlarda çözülme sonucu ortaya çıkan şekiller de iz fosillere benzeyebilir. Özellikle kalkerler üzerindeki erime şekilleri insan ya da hayvan izlerine benzetilebilmektedir.

Organizmaların ve artıklarının ani gömülme ve diyajenez geçirerek fosil haline geçebilmeleri için başta gelen koşullardan biri fosilleşme gelişimine uygun ortamın bulunmasıdır. Fosil oluşumuna en uygun şartlar daha çok denizel ortamlarda bulunur. Bunun yanında bazı karasal ortamlarda da fosil oluşumu mümkün olabilmektedir. Kara ve denizel ortamlar arasında geçişi sağlayan kesimlerde de fosil oluşumu gerçekleşebilir.
Denizlerde hayatın çok zengin olması bakımından en uygun ortamı oluşturur. Ayrıca, denizlerde sedimantasyonun kolay ve çabuk olması fosilleşme için iyi ortam hazırlar. Temiz yerlerde yaşayan organizmalar çok olacağından, bunların ölümüyle geride kalan kabuklar da deniz dibinde çok bol miktarda bulunur ve fosilleşerek kireçli formasyonları oluştururlar.
Başlıca akarsu, göl, akarsuyun denize bağlandığı delta kısımları bu ortamları oluşturur. Eski göl yatakları genellikle zengin fosil kaynaklarıdır. Akarsuların deltalarında, boğazlarda hızlı tortullaşma, tatlı su organizmaları ile birlikte suya düşen kara bitki ve hayvanlarının da fosilleşmesini sağlar.
Eski göl ve buz göllerinin batak tabanları, bitki ve hayvan kalıntıları ile kaplanmıştır. Bu ortamlar hem içinde yaşayan hem de etrafında yaşayan canlıların burada iyi korunarak fosilleşebilmelerinden dolayı önemlidir.
Kutuplardaki donmuş taban iyi korunmuş hayvan fosilleri bulundurur. Kutuplara yakın yerler ve kutuplardaki ağaçsız düzlükler tabanları donmuş ve siyah toprak örtüsüyle kaplı olup canlı kalıntıları bu ortamda donarak fosilleşmektedirler. Bu nedenle canlıların yumu