实体化石
指由生物遗体的全部或一部分保存而成化石,其中大多数保存了生物的硬体部分如外壳、骨骼等。实体化石又可分为未变实体化石、微变硬体化石、石化化石3种。
①未变实体化石 特指古代生物软体部分尚保存的化石。著名的西伯利亚和阿拉斯加第四纪冻土中发现的猛犸象，其毛、皮，内脏都保存完好，甚至有些个体的肉在发现后，还可被食肉兽吃掉。从它们胃中残留食物及孢子花粉可以推知它们的食性。其次，如保存在第三纪琥珀中的昆虫化石，其中一部分仍为原来的躯体，著名的产地有苏联波罗的海沿海和中国的抚顺等，这种化石产地还有很多，例如在德国哈雷城附近的始新世褐煤层中产出的化石，通过特殊的撕片法，可以看出青蛙化石的上皮细胞和细胞核以及黑色素细胞；甚至可以在昆虫化石的气管中发现细菌的遗骸。第三，有一些软组织已经木乃伊化的化石。通常是生物死后，在干燥条件下，形成木乃伊再被沉积物掩埋而形成化石；生物死后，遗体坠入沥青坑中，也可形成化石。前者如美国怀俄明、达科他等州晚白垩世地层保存的粗齿龙木乃伊化石和法国中央高原凯尔西地区磷灰石矿中保存的晚第三纪木乃伊化的青蛙化石和昆虫化石(包括幼虫和蛹)，其消化系统、生殖器官均能以磨光面进行研究。后者如苏联西乌克兰伊万诺－弗兰科夫斯克(原称斯坦尼斯拉夫)斯塔仑地区的更新世披毛犀化石，美国加利福尼亚州洛杉矶附近兰乔拉布雷沥青坑中晚更新世晚期鸟、昆虫、哺乳动物化石。在美洲直至距今8000年前可能还生存着的披毛贫齿类──大地懒类的木乃伊化石，如 Nothro-therium shastense 发现于美国内华达州吉普瑟姆洞穴，Mylodon domesticum发现于南美阿根廷巴塔哥尼亚高原的乌尔蒂马埃斯佩兰萨地区。
总之，保存软体的化石，在数量上、种类上都是极少的，而且多发现于较晚地质时期形成的地层中。这些都是化石中的珍品，既有研究价值也富陈列价值。
②微变硬体化石 一些生物遗体被沉积物掩埋后，其软体已被破坏，仅留下其稍有变化的硬组织，如牙齿、贝壳、几丁质壳等,至少已失去部分水分、有机质膜、色泽、光泽等。其中最大的变化应该是无脊椎动物硬壳中原来不稳定的三方晶系的文石，因温度压力升高而变为斜方晶系的方解石 (在常压下经 400℃文石变为方解石，经-40℃的低温方解石可变成文石)。这时化石的矿物组成成分不变，只是矿物颗粒的晶体结构变化，所以原来的生物结构仍保存完好。这类化石很多，如三叶虫甲壳、各种无脊椎动物的贝壳、钙质骨骼、脊椎动物的牙齿和孢子、花粉外壁及牙形石等。如果植物叶或叶状体被压在岩石中，则称为压型，如将化石取出，可以详细研究其细胞结构，如表皮、气孔、孢子囊等。
③石化化石 生物遗体被掩埋后，经地下水、地层压力和增温等作用而形成的化石叫石化化石，这种作用叫做石化作用。石化作用主要有3种，第一,矿质充填作用或过矿化作用，地下水携带的矿物质成分填充在疏松多孔的硬体组织之中或硬体组织之间的空隙，使原来的组织更为致密并增加重量，而原组织结构未发生变化。例如有孔虫、、珊瑚和腕足动物硬壳或钙质骨骼间被碳酸钙质或泥质、砂质、硅质等所充填。脊椎动物骨骼中的孔隙被充填；第二，炭化作用或升馏作用，一般发生在具碳水化合物的有机质硬体骨骼及植物叶或叶状体中，在地层的压力和地热增温作用的影响下，有机物中的易挥发成分被升馏，仅留下稳定的炭质薄膜。例如炭化的植物叶或叶状体化石、笔石、某些节肢动物的外壳、昆虫的翅。在琥珀昆虫化石中,也有相当多的一部分,由于在松脂中原来含有的水分和松节油等挥发成分升馏而变为琥珀时，使被包裹的昆虫的水分及有机成分也同时蒸腾，而形成炭质薄膜附于包围昆虫的空腔的壁上；第三，置换作用或交代作用，通常发生于携带矿物成分的地下水与生物硬体之间，原来硬体组织被溶解的速度与地下水带来的矿物质的填充速度相等而且在分子间进行交代的情况下，原来的生物结构包括细胞组织的轮廓等都清晰可见。最常见的是硅化木，它是由二氧化硅交代了原来的细胞而形成的。其他矿物质如方解石、白云石、黄铁矿、赤铁矿等作为交代物而进行交换作用，被称为钙化、黄铁矿化和赤铁矿化作用。至于溶解速度大于交代速度时，则矿物质只能填入溶解后的空腔，而形成模铸化石。