Fosiller binlerce yıl önce yaşamış olan bitki ve hayvanların kalıntılarıdır. Fosillerin çoğu su altında meydana gelmiş kayalarda bulunur. Bir hayvan öldüğü vakit vücudu çoğu zaman su ile örtülür. Sudaki mineraller, ölü hayvanların kemiklerinin çok ince deliklerini doldurarak hava ile ilgisini keser ve böylelikle orjinal şekilleri bozulmaz. Sonraları kehribar haline gelmiş olan ağaç zamklarında gömülü kalmış olan böcekler gibi, hayvan vücutları da tam olarak fosilleşebilirler. Fosiller çoğunlukla tam olmayan bir iskelet ya da sonradan sertleşerek taşlaşmış çamur üzerinde bırakılmış ayak izleridir.
İlk insanlardan kalma da bir çok fosil ele geçirilmiştir. Bunların bazılarında insana benzetilmeyecek kadar ilkel özellikler mevcuttur, bazıları ise bugünkü insanlara yakın bir iskeletten meydana gelmiştir. Fosilleri bulunan ilk insanlar Cro-Magnon adamı, Brünn Adamı, Grimaldi Adamı diye adlandırılmıştır. Cawa Adamı ile Peking Adamı diye tanınan bazı fosillerin, insanın doğrudan doğruya ilkel dedesi olup olmadığı kesin olarak anlaşılmamıştır.
Fosillerin incelemesi de, açıklaması da zor bir konudur. Bilim adamları bu fosilleri ancak çağımızdaki hayvanlara ve bitkilere benzeterek tanıyabiliyorlar.
Rastlanan fosillerin başlıcaları arasında kabuklu deniz hayvanları, böceklerin dış iskeletleri, kabukları, bitki yapraklarının dış izleri, dinazorların büyük kemikleri vardır. Fosilleri bulunan ilk bitkiler 500.000.000 yıl önceden kalma yosunlar ve bakterilerdir.
Hayvan ve bitki türlerinin ilk ortaya çıkmasından bugüne kadar evrimi anlamaya yarayan fosil çeşitleri her hayvan ve bitki için tamamen değilse de bugüne kadar rastlananlardan genel bir bilgi edinmek mümkün olmamıştır.
Fosiller, yeryüzündeki hayatın ilk şekillerini öğrenmelerinde ve evrimin takip ettiği yolu çizmelerinde bilginlere yardımcı olmuştur.
Canlı fosiller:
Yakın akrabaları çağlar önce ölmüş olmasına rağmen günümüze kadar gelebilmiş bir bitki ya da hayvana canlı fosil denir.
Limulus, örümcekler ve akreplerle birlikte araknidler gurubunda bulunmaktadır. Bugünkü limulusa benzeyen şekiller 200 milyon yıl kadar önce vardı. Bunları andıran hayvanlardan deniz akrepleri ise hemen hemen 500 milyon yıl önce yaşamıştı. Bunların kuyrukları daha kısa ve vücut boğumları limulustan daha çoktu. Sphenodon ise kertenkeleye benzer bir sürüngen olup, bugünkü şekliyle 200 milyon yıl önce yaşamıştır. Yeni Zelanda kıyıları açıklarında bir kaç adadan başka yerde bulunmaz.
Canlı fosillerin en dikkati çeken örneklerinden biri coelacanth’tır. Bu yumuşak yüzgeçli ve akciğerli balıklara akraba olan balık, bir kaç milyon yıldan beri soyu tükenmiş sanılırken, 1939’da tesadüfen Güney Afrika kıyıları açıklarında keşfedilmiştir. Bunlarla akraba olan kara omurgalılarının ataları olması muhtemeldir.