Fosiller temel olarak tortul kayaçlar içinde bulunur, çünkü bu kayalar düşük sıcaklıklarda ve basınçlarda oluşur. Nadir durumlarda, fosiller metamorfik kayaçlarda bulunur, ancak ısı ve basınç ile deforme olurlar.
Fosillerin çoğunluğu silt veya çamurdan oluşan tortul kaya tabakalarında bulunur. Bir organizma, vücudunun temizleyicilerden ve elementlerden korunduğu bir alanda öldüğünde, kalıntıları genellikle tortular tarafından gömülür. Zamanla, tortu kayaya sıkıştırıldığında, organizmanın kalıntıları bozulur ve çözülür. Mineraller kemiklere sızar ve kimyasal yapılarını değiştirir. Diğer durumlarda, iskelet tamamen dağılır ve yalnızca minerallerle dolu bir alçı bırakır.
Magmatik kayaçlar, herhangi bir organik kalıntının hayatta kalması için çok yüksek sıcaklıklarda magmadan oluşur. Magmada yakalanan herhangi bir organizma parçalanır ve fosilleşemez. Metamorfik kayaçlar, ısıtılan ve yüksek basınca maruz kalan tortul ya da magmatik kayalardan oluşur. Bu tortul kayaçlar fosil içeriyorsa, bunlar metamorfik sürece dayanabilir. Bununla birlikte, fosiller basınç ve ısı ile ciddi şekilde deforme olur ve bozulur.
