Obstaja na stotine ali celo na tisoče zelo pomembnih fosilnih najdb, vendar nekaj izstopa, da za vedno spremeni pogled na velik takson živali ali epoho palentološke zgodovine.
Fosilne najdbe, ki najbolj izstopajo, so 1) odkritje mosasavra (vodnega plazilca) Georgesa Cuvierja leta 1808, ki je uvedlo paleontološko »dobo plazilcev«, 2) Darwinova odkritja orjaških armadilosov in orjaških lenivcev v 1850, kar mu je pomagalo pri oblikovanju njegovega izvora vrst, 3) odkritje dinozavrove ptice Archeopteryx leta 1861, ki je zagotovilo ključno podporo tej teoriji, 4) renesanso lova na fosilne kambrijske skrilavce Burgess v sedemdesetih letih prejšnjega stoletja. in 1970. let prejšnjega stoletja, ki so razkrili predhodnike večine sodobnih živalskih filov, in 1980) spoznanje pomena skupka Mistaken Point Assemblage, starega v Ediacaran, na Novi Fundlandiji, ki je razkrila dobro ohranjene fosile nekaterih najzgodnejših znanih večceličnih živali.
Čeprav so se fosilne najdbe pojavljale že od antike, so znanstveniki šele s skrbnim delom Georgesa Cuvierja v 1790-ih sprejeli, da fosili predstavljajo starodavne živali, od katerih so mnoge izumrle. Svet je do takrat zaradi filozofskih in teoloških razlogov težko sprejel izumrtje. Zgodnje 19. stoletje je bilo renesansa fosilnih najdb, v tem času so bile najdene vse glavne skupine dinozavrov in veliko fosilnih rib, nevretenčarjev in rastlin. Adolph Brongniart je izkopal pomembne rastlinske fosile in razdelil zgodovino rastlinskega življenja na štiri obdobja: na spore (lišaji, mahovi, praproti itd.), iglavcev, cikas in moderno obdobje cvetočih rastlin.
Najpomembnejše zgodovinske fosilne najdbe v zadnjem času so tiste, ki se ukvarjajo z zori zgodovine živali – od pred 520 milijoni let in več, vse do pred približno 600 milijoni let, ko se prvič pojavijo večcelični organizmi. Najbolj fascinantne najdbe so nastale iz skrilavca Burgess v zahodni Kanadi in Mistaken Pointa v vzhodni Kanadi. Skrilavec Burgess razkriva dobro ohranjen zgodnji svet antropožcev, mehkužcev, spužb in anelidov, medtem ko Mistaken Point predstavlja še starejšo dobo, ko so bile skoraj vse živali nepremične filtrirne hranilke v obliki listov in vreč ter simbionti alg, zasidrani v morju. tla. To so bili verjetno cnidarji, kot so sodobni morski peresi, ali še bolj primitivni poganjki živalskega kraljestva.