化石是存留在岩石中的古生物遺體、遺物或遺蹟。
化石的形成過程始於生物死後，其屍體被沉積物迅速掩埋，生物遺體中的有機質在隨後的歲月里被逐漸分解，而其堅硬部分（如外殼、骨骼、枝葉等）與周圍的沉積物一起經過石化作用，最終變成石頭。這一過程需要滿足幾個關鍵因素：生物必須擁有堅硬部分，如殼、骨、牙或木質組織；生物在死後必須立即逃避被毀滅；生物必須被某種能阻礙分解的物質迅速地埋藏起來；被埋藏的生物屍體還必須經歷長時間的石化作用；最後，沉積物的固結成岩過程中，壓實作用和結晶作用都會影響化石的石化作用和保存。
最常見的化石是由牙齒和骨骼形成的。古代動物死後，其屍體的內臟、肌肉等柔軟組織很快會腐爛，而牙齒和骨骼因為有機質較少，無機質較多，能保存較長時間。如果屍體被泥沙掩埋，與空氣隔絕，腐爛過程會減慢。此時，地下水流動會溶解岩石和泥沙內的礦物質，並將這些礦物質沉澱下來或成為晶體，逐漸滲進埋在泥沙中的骨內，填補牙齒和骨骼有機質腐爛後留下的空間。在條件合適的情況下，由外界滲進的礦物質能在牙齒和骨骼腐爛解體之前有效地替代原有的有機質，從而使牙齒和骨骼完好地保存成為化石。
化石的形成是一個複雜的過程，涉及生物本身的特性、生物遺體的保存條件、時間因素、埋藏條件以及成岩作用等多個因素。化石不僅是我們了解地球歷史和生物演化的寶貴視窗，也是研究古生物、古環境和古氣候的重要依據。