Hơn bất kỳ loại hóa thạch nào khác, hóa thạch chỉ mục xác định khoảng thời gian địa chất cho các nhà địa chất bằng cách cung cấp thông tin hữu ích nhất về tuổi của đá mà chúng được tìm thấy. Hóa thạch chỉ mục còn được gọi là hóa thạch chủ chốt hoặc loại hóa thạch.
Các hóa thạch chỉ số tốt nhất có bốn đặc điểm: Chúng độc nhất, phổ biến, phong phú và bị giới hạn về thời gian địa chất. Hầu hết các hóa thạch là từ đá đại dương, vì vậy hầu hết các hóa thạch chỉ số chính là từ các sinh vật biển. Tuy nhiên, những tảng đá non được tìm thấy ở một số vùng nhất định rất hữu ích để tiết lộ hóa thạch của các sinh vật trên cạn.
Nhiều loại sinh vật rất độc đáo nhưng rất ít loài phổ biến. Chỉ số hóa thạch bắt đầu sự sống dưới dạng trứng nổi và trong giai đoạn trẻ sơ sinh là rất quan trọng vì các dòng hải lưu đã giúp chúng sinh sống trên thế giới. Những con thành công nhất trở nên dồi dào, nhưng điều này cũng khiến chúng phải đối mặt với sự thay đổi môi trường và sự tuyệt chủng. Đặc điểm phát triển hay chết này tạo nên những hóa thạch có chỉ số tốt nhất.
Bọ ba thùy là hóa thạch chỉ số tuyệt vời cho đá Paleozoi. Những động vật di động này sống trên khắp các đại dương và không ngừng phát triển thành những loài mới từ kỷ Cambri giữa đến cuối kỷ Permi, tức là gần như toàn bộ kỷ Paleozoi. Những sinh vật này sinh sống ở các khu vực rộng lớn, thậm chí toàn cầu, và các hóa thạch lớn của chúng có thể được nghiên cứu mà không cần kính hiển vi. Các hóa thạch có chỉ số tương tự bao gồm san hô thảm, crinoids, nhuyễn thể, ammonites, bryozoans và động vật chân đốt.
Các hóa thạch chỉ số khác như sinh vật phù du trôi nổi rất hữu ích vì kích thước nhỏ đến siêu nhỏ của chúng. Cơ thể nhỏ bé của chúng đã làm mưa làm gió trên khắp đại dương và được tìm thấy trong nhiều loại đá, thậm chí cả các hom giếng. Các vi mạch chỉ mục là một tài sản lớn cho ngành dầu khí và đã cho phép các nhà địa chất phân tích thời gian địa chất thành từng chi tiết nhỏ.
Chỉ mục hóa thạch của đá trên cạn được hình thành trên đất liền tiết lộ manh mối về các loài gặm nhấm nhỏ đang phát triển nhanh chóng cũng như các loài động vật lớn hơn sống trên phạm vi địa lý rộng.
Các hóa thạch chỉ mục xác định tuổi, kỷ nguyên, thời kỳ và kỷ nguyên trong kiến trúc chính thức của thời gian địa chất. Các loại hóa thạch liên quan là hóa thạch đặc trưng, thuộc về khoảng thời gian mà không xác định nó và hóa thạch hướng dẫn, thu hẹp lại nhưng không xác định khoảng thời gian.
