化石記錄為生物進化理論提供了最直接的證據。地質歷史過程中形成的巖層，就像是地球生命進化的編年史。生物化石越老，巖層越低。因此，化石在地層中的位置可以揭示它們的相對年齡。縱觀各個地層的化石記錄，也有出生物體結構復雜程度增加的總趨勢。？
化石是指通過自然作用保存在地層中的遠古生物的遺骸、遺物或生命痕跡。能保存下來的，通常是遠古生物機體不易腐爛的堅硬部分。它們被密封在沈積物中，最終被埋在巖石中。巖石可分為火成巖(火山噴發後熔巖形成)和沈積巖(地層沈積成巖形成)。在高溫高壓的作用下，兩種巖石都可以質變為變質巖。大多數化石是在沈積巖中發現的。在變質巖中，即使有化石，通常也已經變得面目全非。也有極少數化石埋藏在其他基質中，例如，在琥珀中發現了昆蟲，在永久凍土中發現了猛獁象和其他少數物種。？
通過研究化石，我們可以從生物學的角度分析和應用化石數據，從而研究生命進化史和生物結構的演化過程。化石有明確的時間意義，是地質歷史的另壹個時間尺度。因此，化石數據可以從時間和歷史發展的角度進行分析和應用。因為生物和環境是統壹的整體，化石資料也可以從古環境及其變化的角度進行分析和應用。？
化石的發現往往是偶然的。采集大型化石時，盡量采集保存完好、完全暴露的標本。當難以收集到完整的標本時，應特別註意壹些具有關鍵識別特征的部位。通過包裝保護采集的標本也是非常重要的。