歷史上一些關(guān)鍵化石發(fā)現改變了我們對生命歷史的認知。始祖鳥(niǎo)化石作為早的鳥(niǎo)類(lèi)之一，展示了羽毛和爬行類(lèi)特征的結合，是進(jìn)化論的經(jīng)典證據。提塔利克魚(yú)化石則記錄了魚(yú)類(lèi)向四足動(dòng)物過(guò)渡的關(guān)鍵環(huán)節，具有類(lèi)似手腕的結構和簡(jiǎn)單的肺。在中國發(fā)現的中華龍鳥(niǎo)等帶羽毛恐龍化石，填補了恐龍與鳥(niǎo)類(lèi)之間的演化空白。

澄江生物群和布爾吉斯頁(yè)巖等特異埋藏化石庫保存了大量軟軀體生物，揭示了寒武紀生命大爆發(fā)的壯觀(guān)景象。露西化石作為早期人類(lèi)祖先的代表，為人類(lèi)起源研究提供了重要線(xiàn)索。這些里程碑式的發(fā)現不僅解決了重大科學(xué)問(wèn)題，也常常引發(fā)公眾對古生物學(xué)的廣泛關(guān)注。

化石也是重建古環(huán)境的鑰匙。通過(guò)分析化石組合和個(gè)體特征，科學(xué)家能推斷古代溫度、鹽度、水深等環(huán)境參數。例如，珊瑚化石的分布指示古氣候帶，植物葉片形態(tài)反映古降水模式。在資源勘探領(lǐng)域，某些微體化石是指示油氣儲層的良好標志。此外，化石在科學(xué)教育、博物館展示和文化創(chuàng )意產(chǎn)業(yè)中也發(fā)揮著(zhù)重要作用，激發(fā)公眾對自然歷史的興趣。

傳統化石研究方法包括野外采集、實(shí)驗室處理和形態(tài)學(xué)分析。古生物學(xué)家通過(guò)系統的地層調查和化石采集，獲取研究標本。在實(shí)驗室中，化石需要經(jīng)過(guò)精心修理（去除圍巖）、加固和復原。比較解剖學(xué)方法通過(guò)對比化石與現生生物的形態(tài)特征，推斷其分類(lèi)位置和生物學(xué)特性。

化石的科學(xué)定義是指保存在地殼巖石中的古代生物遺骸、遺跡或生命活動(dòng)的其他證據。根據保存形式，化石可分為實(shí)體化石（生物體本身的全部或部分保存）、模鑄化石（生物體在沉積物中留下的印?；蜩T型）、遺跡化石（生物活動(dòng)留下的痕跡如足跡、洞穴等）和化學(xué)化石（生物體分解后留下的有機分子）。

化石的形成是一個(gè)極為且需要特定條件的過(guò)程，稱(chēng)為化石化作用。當生物死亡后，其遺骸迅速被沉積物覆蓋，避免被風(fēng)化破壞或被其他生物攝食。在埋藏后，生物組織經(jīng)歷一系列物理化學(xué)變化：軟組織通常分解消失，而硬體部分如骨骼、貝殼等通過(guò)礦物置換（有機質(zhì)被礦物質(zhì)取代）或碳化（有機質(zhì)揮發(fā)留下碳膜）等方式保存下來(lái)。這一過(guò)程可能需要數百萬(wàn)年時(shí)間，且需要穩定的地質(zhì)環(huán)境。只有極少數生物個(gè)體能夠終成為化石，據估計，地球上曾經(jīng)存在過(guò)的物種中，只有不到1%留下了化石記錄。