Un organismo, dopo la sua morte, si trasforma in un fossile quando la sostanza organica di cui è composto è sostituita da componenti minerali. Affinché ciò avvenga, è indispensabile che si presentino le seguenti condizioni:

a) l'organismo morto deve essere rapidamente sepolto sotto i sedimenti, sabbia o fango, per sottrarsi all'azione disgregatrice degli elementi. L'ambiente più idoneo è perciò quello marino, dove la sedimentazione è sufficientemente continua e veloce, o quello lacustre. Conseguentemente, la stragrande maggioranza dei fossili è di origine marina o lacustre, mentre i fossili terrestri sono presenti in numero molto minore ed in cattivo stato di conservazione;

b) gli organismi non devono subire alcun processo avanzato di decomposizione. Deve invece realizzarsi una lenta e progressiva sostituzione, talvolta atomo per atomo, della materia organica coi componenti minerali;

c) per potersi conservare più o meno integro per milioni o centinaia di milioni di anni, il fossile non deve subire la deformazione o frantumazione dei terreni che lo contengono, a seguito per es. di sconvolgimenti geologici.