化石是存留在岩石中的古生物遗体、遗物或遗迹，最常见的是骨头与贝壳等。研究化石可以了解生物的演化并能帮助确定地层的年代。生物化石的形成条件分别是指：生物本身条件、生物遗体的保存条件、时间因素、埋藏条件、成岩作用的条件；从其保存特点看，可大致分为四类：实体化石、模铸化石、遗迹化石和化学化石。
1、生物本身条件：具有硬体的生物保存为化石的可能性较大，如无脊椎动物中的各种贝壳，脊椎动物的骨骼等。因为硬体主要是由矿物质组成，抵御各种破坏作用的能力较强。
2、生物遗体的保存条件：在高能的水动力环境下，生物遗体容易磨损。PH值小于7.8时，碳酸钙组成的硬体容易遭溶解。氧化条件下有机质易腐烂，在还原条件下容易保存下来。此外，还会受到生活着的动物吞食、细菌腐蚀等因素的影响。
3、时间因素：生物死后迅速埋藏才有可能保存为化石。长期埋藏并发生石化作用才能保存为化石。
4、埋藏条件：生物死后因被不同的沉积物质所掩埋，保存为化石的可能性会有差别。如果生物遗体被化学沉积物、生物成因的沉积物所掩埋，硬体部分易保存。但若被粗碎屑物质埋藏，由于机械作用容易被破坏。在特殊条件下，松脂的包裹或冻土的埋藏，可以保存完好的化石。
5、成岩作用的条件：沉积物在固结成岩过程中，压实作用和结晶作用都会影响石化作用和化石的保存。在碎屑岩中的化石很少能保持原始的立体形态，而化学沉积物在成岩中的重结晶作用，常使生物遗体的细微结构遭受破坏。
地层中的化石，从其保存特点看，可大致分为四类：实体化石、模铸化石、遗迹化石和化学化石。
1、实体化石
指古生物遗体本身几乎全部或部分保存下来的化石。原来的生物在特别适宜的情况下，避开了空气的氧化和细菌的腐蚀，其硬体和软体可以比较完整的保存而无显著的变化。例如猛犸象（第四纪冰期西伯利亚冻土层中于1901年发现，25000年以前，不仅骨骼完整，连皮、毛、血肉，甚至胃中食物都保存完整）。
2、模铸化石
就是生物遗体在地层或围岩中留下的印模或复铸物。一类是印痕，即生物遗体陷落在底层所留下的印迹，遗体往往遭受破坏，但这种印迹却反映该生物体的主要特征。不具硬壳的生物，在特定的地质条件下，也可保存其软体印痕，最常见的就是植物叶子的印痕。第二类是印模化石，包括外模和内模两种，外模是遗体坚硬部分（如贝壳）的外表印在围岩上的痕迹，它能够反映原来生物外表形态及构造；内模指壳体的内面轮廓构造印在围岩上的痕迹，能够反映生物硬体的内部形态及构造特征。例如贝壳埋于砂岩中，其内部空腔也被泥沙充填，当泥沙固结成岩而地下水把壳溶解之后，在围岩与壳外表的接触面上留下贝壳的外模，在围岩与壳的内表面的接触面上留下内模。第三类叫做核，上面提到的贝壳内的泥沙充填物称为内核，它的表面就是内模，内核的形状大小和壳内空间的性状大小相等，是反映壳内面构造的实体。如果壳内没有泥沙填充，当贝壳溶解后久留下一个与壳同形等大的空间，此空间如再经充填，就形成与原壳外形一致、大小相等而成分均一的实体，即称外核。外核表面的形状和原壳表面一样，是由外模反印出来的，他的内部则是实心的，并不反映壳的内部特点。第四类是铸型，当贝壳埋在沉积物中，已经形成外模及内核后，壳质全被溶解，而又被另一种矿质填入，象工艺铸成的一样，使填入物保存贝壳的原形及大小，这样就形成了铸型。它的表面与原来贝壳的外饰一样，它们内部还包有一个内核，但壳本身的细微构造没有保存。
总的来说，外模和内模所表现的纹饰凹凸情况与原物正好相反。外核与铸型在外部形状上和原物完全一致，但原物的内部构造被破坏消失，其物质成分与原物也不同。至于外核和铸型的区别在于前者内部没有内核，而后者内部还含有内核。
3、遗迹化石
指保留在岩层中的古生物生活活动的痕迹和遗物。遗迹化石中最重要的是足迹，此外还有节肢动物的爬痕，掘穴，钻孔以及生活在滨海地带的舌形贝所构成的潜穴，均可形成遗迹化石。遗物化石方面，往往指动物的排泄物或卵（蛋化石）；各种动物的粪团，粪粒均可形成粪化石。我国白垩纪地层中恐龙蛋世界闻名，在山东莱阳地区以及在广东南雄均发现成窝垒叠起来的恐龙蛋化石。
4、化学化石
古代生物的遗体有的虽被破坏，未保存下来，但组成生物的有机成分经分解后形成的各种有机物如氨基酸、脂肪酸等仍可保留在岩层中，这种视之无形，但它具有一定的化学分子结构足以证明过去生物的存在的化石称为化学化石。随着近代化学研究的进展，科学技术的提高，古代生物的有机分子（指氨基酸等），可从岩层中分离出来，进行鉴定研究，同时产生了一门新的学科—古生物化学。
