Để hình thành hóa thạch, phần còn lại của động vật cần được bao phủ bởi lớp trầm tích tương đối nhanh sau khi sinh vật chết. Các mô mềm bị thối rữa trước khi lớp trầm tích cứng lại xung quanh xương và răng. Cuối cùng, phần còn lại tan biến, để lại một khoảng trống trên tảng đá chứa đầy khoáng chất.
Nhiều loại chất khác nhau có thể cung cấp các điều kiện thích hợp cho quá trình hóa thạch. Các vũng than bùn ẩm là nơi tuyệt vời để bảo quản hóa thạch, vì phần còn lại cứng có thể chìm xuống dưới bề mặt, được bảo vệ khỏi động vật ăn thịt và vi khuẩn. Tro núi lửa là một chất bảo quản tốt khác cho hóa thạch. Đại dương là nguồn bảo quản hóa thạch tuyệt vời, với các lớp trầm tích được thay mới liên tục để chôn cất hài cốt và bắt đầu quá trình hóa thạch. Nhiều cánh đồng hóa thạch tốt nhất thế giới từng bị bao phủ bởi nước biển.
Một khi hài cốt được chôn cất, lớp trầm tích phải có cơ hội đông lại để bảo quản xương cốt. Điều này thường xảy ra khi áp lực tác động lên các lớp theo thời gian. Tuy nhiên, con dấu xung quanh bộ hài cốt hiếm khi được hoàn thiện, cho phép xương ban đầu tiêu biến theo thời gian. Các vết nứt trên các lớp trầm tích sau đó cho phép nước giàu khoáng chất chảy vào không gian âm, tạo ra một bản sao của phần còn lại ban đầu từ đá.
