Večina zemeljske površine je pokrita z vrsto kamnin, ki se imenujejo sedimentne, ker nastanejo iz plasti usedlin, ki se gradijo ena na drugi. Ena od značilnih značilnosti sedimentnih kamnin je velika količina fosilov, ki jih vsebujejo. Vse vrste izumrlih rastlin in živali so ohranjene v pesku, mulju ali blatu že od nekdaj.
Sčasoma so živalska trupla na površinah sedimentnih kamnin prekrita z muljem. Kosti so podvržene mineralizaciji, pri čemer minerali nadomestijo prvotno organsko snov, da ostanejo odlitki organizma. V daljšem časovnem obdobju se organizem v celoti nadomesti z trajnimi minerali. Pri petrificiranju lesa se celuloza in lesna vlakna nadomestijo z minerali, kot je silicijev dioksid.
Tudi občutljive lastnosti so včasih ohranjene v fosilih. V fosilih so našli ohranjene oči muh in občutljiva krila metuljev. Vendar pa je večina fosilov debele školjke ali okostja. Živali s trajnimi fosili so tudi nekatere najbolj raziskane in razumljene.
Presenetljivo je, da se lahko nekaj tako mehkega in subtilnega, kot je pesek, spremeni v nekaj tako togega, kot je fosil. Razlog je v pritisku, ki ga doživljajo usedline, ko se vedno dlje zakopljejo. Za vsakih 100 čevljev (31 metrov) globine se povprečna temperatura poveča za približno 1 °C. Povprečni tlak se poveča za približno 1 ppsi (funt na kvadratni palec) ali približno 7 kilopascalov za vsako stopalo (31 centimetrov) globine. Povečan tlak in temperatura vodita do procesa, imenovanega zbijanje, pri katerem se občutljivi delci v usedlini tesno vpletejo drug v drugega in postanejo kamnina.
Blato se med procesom zbijanja očisti iz vode in postane kamnina. Včasih povečana toplota povzroči, da se material podvrže kemičnim transformacijam, imenovanim cementacija, ki povzroči, da minerali, kot so kalcit, silicijev dioksid in železov oksid, tvorijo filme na površini usedline. Tako nastanejo fosili. Minerali zasedajo tudi zračne žepe med molekulami peska.
Fosili lahko ohranijo tudi stvari, ki niso dejanska telesa. Najdeni so bili odtisi stopal, sledi, stezice in vdolbinice. Ker je sam premog strnjena vegetacija, je v njem mogoče najti veliko fosilov.