化石（fossil）
恐龙化石
三叶虫化石
琥珀
植物化石
保存在岩层中的地质历史时期的生物遗体或生物活动所留下的遗迹统称为化石。
简单的说，化石就是生活在遥远的过去的生物的遗体或遗迹变成的石头。在漫长的地质年代里，地球上曾经生活过无数的生物，这些生物死亡后的遗体或是生活是遗留下来的痕迹，许多都被当时的泥沙掩埋起来。在随后的岁月中，这些生物遗体中的有机质分解殆尽，坚硬的部分如外壳、骨骼、枝叶等与包围在周围的沉积物一起经过石化变成了石头，但是它们原来的形态、结构（甚至一些细微的内部构造）依然保留着；同样，那些生物生活时留下的痕迹也可以这样保留下来。我们把这些石化了的生物遗体、遗迹就称为化石。
化石是古生物学研究的唯一对象。古生物学(Paleontology)不同于今生物学(Neontology)，它只能借鉴于后者，通过化石来研究和恢复地质历史时期的生物的形态特征、生活习性、空间和时间上的分布规律，进而推断其内部结构特征，并对其分类位置及进化方向和绝灭机制等问题提出见解。所以离开化石，古生物学家就无从展开工作。生物学中若干重要规律，例如进化理论，也以化石为主要证据。生物界本身是个统一体，离开地质历史时期的生物，就无法建立完整的生物分类系统，也无法研究生物进化发展的规律。
化石通常根据生物所属的分类的不同，而分别被称为古无脊椎动物化石、古脊椎动物化石、古植物化石，及按不同分类级别而统称的如珊瑚化石、龟鳖化石、有孔虫化石、松柏化石等。同时，古生物学家还根据生物个体大小的不同，将通常不需要利用显微镜即能进行研究的化石叫大化石，如腕足动物、三叶虫、高等植物、脊椎动物等的化石。但对于这些生物的微细构造进行研究时仍然要使用显微镜，如珊瑚化石和具介壳动物的壳的构造等。对于必需利用显微镜才能进行观察和研究的个体微小的化石，称为微体化石或微化石，如有孔虫、介形虫、硅藻等。某些大生物的微小部分如轮藻的藏卵器，植物的孢子、花粉，虫牙(虫颚)、牙形石等，甚至小的鱼鳞、鱼牙等也属于微体化石。这一名词的使用并没有严格的限制，例如某些群体生物如苔藓虫、层孔虫，还有如竹节石、软舌螺等，有些学者视其为微体化石，有些学者仍把它们视为大化石。近年来随着石油地质勘探和海洋地质调查工作的迅猛发展以及电子显微镜等技术在古生物学中的应用，在地层中发现了许多极为微小的化石，它们的直径在30～10微米以下，被称为超微化石。超微化石包括颗石(coccoliths)、盘星石(Discoaster)、微锥(Nannoconus)等。
将古生物遗体或遗迹保存为化石的各种作用被称为化石化作用，包括生物遗体被掩埋、保存、石化以及模铸化石形成等作用。
地层中的化石按其保存特点可分为实体化石、模铸化石、遗迹化石和化学化石4大类。