化石是在地质历史时期保存于地层中，经石化而成的古生物遗体或遗迹。大部分化石为钙质，有少数为硅质、磷灰石质、黄铁矿质等。根据保存的特点，化石可分为5类。
第一类是实体化石，多为动物的骨骼和壳体以及植物的.根、茎、叶等在地层中经石化而成，所以它们保存了生物的形态、结构和装饰等。
第二类是模铸化石，是生物遗体在地层中留下的印模，包括外模和内模。外模指生物遗体的外部形态留在地层（包括灰岩、砂岩、泥岩等）中的印模，内模指生物遗体内部形态（大多是壳体内部）在充填物上留下的印模。
第三类是遗迹化石，又可分为2类：一类是动物活动留下的痕迹，如动物的足迹、蠕虫爬过的遗迹等；一类是没有骨骼和壳体的动物，如水母等，它们的身体印在地层中（大多是砂岩、泥岩）形成的化石。
第四类是化学化石，就是在特定条件下保存下来的古生物的氨基酸、脂肪酸等分子形成的化石。
最后一类是特殊化石，如琥珀和冻土中的化石等。古植物分泌出有黏性的树脂，会偶然包裹住昆虫或其他生物，由于外界空气和细菌无法入内，生物遗体不会腐烂。这些树脂后来在地层较高温度和压力作用下，就逐渐变成了琥珀，而里面的生物遗体虽然没有被石化，但也叫化石。琥珀化石多在煤矿中，中国东北的抚顺煤矿中就常有发现。常年冻土中的生物遗体，因冰冻而没被石化，也可称化石。
由此可见，化石多姿多彩，不仅仅是石化的动物骨骼。