miniatura|275px|derecha|Esqueleto completo fosilizado del félido dientes de sable (Smilodon fatalis) Los fósilesEntrada de «fósil» en el sitio del DRAE: véanse las acepciones 1 y 2. son los restos o señales de la actividad de organismos pretéritos.Fernández López, S. R. (2000). Temas de Tafonomía. Departamento de Paleontología, Universidad Complutense de Madrid. 167 págs. Dichos restos, conservados en las rocas sedimentarias, pueden haber sufrido transformaciones en su composición (por diagénesis) o deformaciones (por metamorfismo dinámico) más o menos intensas. La ciencia que se ocupa del estudio de los fósiles es la paleontología. Dentro de la paleontología están la paleobiología, que estudia los organismos del pasado —entidades paleobiológicas, que conocemos solo por sus restos fósiles—, la biocronología, que estudia cuándo vivieron dichos organismos y la tafonomía, que se ocupa de los procesos de fosilización.
Etimología y evolución del término 275px|thumb|Fósil de Charnia, el primer organismo complejo Precámbrico conocido; perteneciente a la biota del periodo Ediacárico. thumb|275px|Fósil de trilobites. thumb|275px|Fósil de ammonites.
El vocablo fósil se deriva del verbo latino fodere, 'excavar', a través del sustantivo fossile, 'aquello que es excavado'. A lo largo de toda la historia, y antes, en la prehistoria, el hombre ha encontrado fósiles, restos de seres vivos petrificados por los minerales con los que se hallaban en contacto. Fueron esos minerales los que sustituyeron o preservaron su forma externa.
El hombre primitivo les atribuía un significado mágico. Los autores de la Antigüedad clásica los habían observado y, en general, interpretado correctamente. El término fósil lo empleaba ya Plinio en el ,Hortolà, P. (2016). «Conceptualising ‘fossiliferous deposit’ against ‘palaeontological deposit’: some semantic (and epistemological) considerations.» Historical Biology, 28: 858-860. y su uso fue recuperado en el por Agricola, aludiendo a su carácter de cuerpo enterrado (como derivado de fossa) e incluía tanto los restos orgánicos como los cuerpos minerales integrados en los materiales de la corteza terrestre. Esta situación se mantuvo hasta principios del siglo pasado, si bien es verdad que los auténticos fósiles solían diferenciarse como fósiles organizados.
El geólogo británico Lyell definió a los fósiles como restos de organismos que vivieron en otras épocas y que actualmente están integrados en el seno de las rocas sedimentarias. Esta definición conserva su validez, aunque actualmente el término tiene una mayor amplitud, ya que se incluyen en él las manifestaciones de la actividad de organismos como excrementos (coprolitos), restos de construcciones orgánicas, huellas de pisadas, impresiones de partes del cuerpo, dentelladas (icnofósiles), etc.
Localización thumb|275px|Afloramiento con abundantes fósiles de gasterópodos y bivalvos (moldes internos), expuestos en la superficie del terreno por la erosión (reelaborados). Región de Puebla, México.
Existen regiones de la Tierra que son conocidas por su particular riqueza en fósiles; por ejemplo, las pizarras de Burgess Shale en la Columbia Británica de Canadá, la caliza de Solnhofen en Alemania o los estratos ricos en dinosaurios de la Patagonia.
En España, destacan Atapuerca y Las Hoyas. El primero es un rico yacimiento del Pleistoceno donde se han encontrado, entre otros, abundantes fósiles de homínidos. El segundo es conocido por la presencia de Iberomesornis.
thumb|275px|Tronco petrificado de Araucarioxylon arizonicum. Los materiales originales han sido sustituidos por otros minerales, sin perder la estructura.
Los lugares que hacen posible una preservación excepcional (incluso a veces conservando señales de tejidos blandos) son conocidos como Lagerstätten (lugares de almacenamiento, en alemán).
Tipos de fósiles
Los fósiles más antiguos son los estromatolitos, que consisten en rocas formadas por la precipitación y fijación de carbonato cálcico merced a la actividad bacteriana. Esto último se ha podido saber gracias al estudio de los estromatolitos actuales, producidos por tapetes microbianos. La formación Gunflint contiene abundantes microfósiles ampliamente aceptados como restos microbianos.Knoll, A. H., Barghorn, E. S., Awramik, S. M., (1978). «New organisms from the Aphebian Gunflint Iron Formation.» Journal of Paleontology (52), 1074-1082.
Hay muchas clases de fósiles. Los más comunes son restos de ammonoidea, caracoles o huesos transformados en piedra. Muchos de ellos muestran todos los detalles originales del caracol o del hueso, incluso examinados al microscopio. Los poros y otros espacios pequeños en su estructura se llenan de minerales.
Los minerales son compuestos químicos, como la calcita (carbonato de calcio), que estaban disueltos en el agua. Al pasar por la arena o el lodo que contenían los caracoles o los huesos, los minerales se depositaron en los espacios de su estructura. Por eso los fósiles son tan pesados.
Otros fósiles pueden haber perdido todas las marcas de su estructura original. Por ejemplo, una concha de caracol originalmente de calcita puede disolverse del todo después de quedar enterrada. La impresión que queda en la roca puede llenarse con otro material y formar una réplica exacta de la concha. En otros casos, la concha se disuelve y tan solo queda el hueco en la piedra, una especie de molde que los paleontólogos pueden llenar con yeso para descubrir la forma del resto.
Desde un punto de vista práctico distinguimos: nanofósiles (visibles al microscopio electrónico). microfósiles (visibles al microscopio óptico). macrofósiles o megafósiles (aquellos que vemos a simple vista). Los fósiles, por lo general, solo muestran las partes duras del animal o planta: el tronco de un árbol, el caparazón de un caracol o los huesos de un dinosaurio o un pez. Algunos fósiles son más completos: registran una mayor cantidad de información paleobiológica. Si una planta o animal queda enterrado en un tipo especial de lodo que no contenga oxígeno, algunas de las partes blandas también pueden llegar a conservarse como fósiles.
Los más espectaculares de estos "fósiles perfectos" son mamuts lanudos completos hallados en suelos congelados. La carne estaba tan congelada, que aún se podía comer después de 20 000 años. Los fósiles más recientes, por convenio, son los referidos a organismos que vivieron a finales de la última glaciación cuaternaria, es decir, hace unos 13 000 años aproximadamente. Los restos posteriores (Neolítico, Edad de los Metales, etc.) suelen considerarse como subfósiles.
Finalmente deben tenerse en cuenta también aquellas sustancias químicas incluidas en los sedimentos que denotan la existencia de determinados organismos que las poseían o las producían en exclusiva. Suponen el límite extremo de la noción de fósil (marcadores biológicos o fósiles químicos).
Icnofósiles
thumb|275px|Cruziana, icnogénero asociado a la interacción de los trilobites con un fondo marino sin consolidar (contramolde en la base de un estrato).
Los icnofósiles son restos de deposiciones, huellas, huevos, nidos, bioerosión o cualquier otro tipo de impresión. Son el objeto de estudio de la paleoicnología.
Los icnofósiles presentan características propias que los hacen identificables y permiten su clasificación como parataxones: icnogéneros e icnoespecies. Los parataxones son clases de pistas fósiles agrupadas por sus propiedades comunes: geometría, estructura, tamaño, tipo de sustrato y funcionalidad. Aunque diagnosticar la especie productora de un icnofósil puede resultar a veces ambiguo, en general es posible inferir al menos el grupo biológico o el taxón superior al que pertenecía.
En los icnofósiles se pueden identificar varios tipos de comportamiento: filotaxia, fobotaxia, helicotaxia, homostrofia, reotaxia o tigmotaxia.
El término icnofacies hace referencia a la asociación característica de pistas fósiles, recurrente en el espacio y en el tiempo, que refleja directamente condiciones ambientales, tales como la batimetría, la salinidad y el tipo de sustrato.Bromley, R. G. 1990. Trace fossils. Biology and Taphonomy. Unwin Hyman: 280 p. Londres. Las pistas y huellas de invertebrados marinos son excelentes indicadores paleoecológicos, al ser el resultado de la actividad de determinados organismos, relacionada con ambientes específicos, caracterizados por la naturaleza del sustrato y las condiciones del medio acuático, salinidad, temperatura y batimetría. Especialmente la profundidad del mar condiciona el género de vida de los organismos y, por tanto, no es de extrañar que se puedan distinguir toda una serie de icnofacies de acuerdo con la batimetría, cuya nomenclatura, debida a Seilacher,Seilacher, A. 1953. «Studien zur palichnologie. I. über die methoden der palichnologie. Neues Jahrb.» Geologie Paläontologie Abhandlungen 96:421-452. se refiere al tipo de pistas más frecuentes y más características de cada una.
Un icnofósil puede tener varias interpretaciones: Filogenética: Estudia la identidad del organismo productor. Da lugar a los parataxones. Etológica: Estudia el comportamiento del organismo productor. Tafonómica: Se interesa por la posición original y los procesos tafonómicos sufridos. Sedimentológica: Revela las condiciones paleoambientales de formación. Paleoecológica: Estudiada por las icnofacies.
Microfósiles thumb|275px|Microfósiles de sedimentos marinos.
"Microfósil" es un término descriptivo que se aplica al hablar de aquellos fósiles de plantas o animales cuyo tamaño es menor de aquel que puede llegar a ser analizado por el ojo humano. Normalmente se utilizan dos rasgos diagnósticos para diferenciar microfósiles de eucariotas y procariotas: Tamaño: Los eucariotas son sensiblemente mayores en tamaño a los procariotas, al menos en su mayoría. Complejidad de las formas: Las formas más complejas se asocian con eucariotas, debido la posesión de citoesqueleto.
Resina fósil thumb|derecha|275px|Fósil de un insecto (Leptofoenus pittfieldae) conservado en ámbar.
El ámbar (resina fósil) es un polímero natural encontrado en muchos tipos de estratos por todo el mundo, incluso en el Ártico. Se trata de la resina de árboles fosilizada hace millones de años. Se presenta en forma de piedras amarillentas.
En el ámbar pueden encontrarse fósiles de insectos y otros pequeños animales que, en su momento, quedaron atrapados por la resina.
Pseudofósil
thumb|275px|Pseudofósil: dendritas de pirolusita. Crecimientos minerales que asemejan restos vegetales.