Etymologiquement " Fossile " signifie  " qui est extrait de la terre ". Les latins utilisaient les termes " fossicius " et " fossilis " pour désigner tout ce qui est extrait du sol . Cet usage du mot " fossile " restera en vigueur jusqu'au XVIIIe siècle . " Fossile " s'apparente aux mots " fosse " , " fossé " , " fossoyeur " et implique une notion d'enfouissement . Ce n'est qu'à partir du XIXe  siècle que le mot " fossile " pris sa signification actuelle  : " débris ou empreintes de corps organisés conservés dans les dépôts sédimentaires de l'écorce terrestre" .

Quand un corps organisé meurt , il devient un cadavre . Ce dernier peut devenir un fossile sous l'effet de transformations physico-chimiques ( diagenèse ) .

Ce processus n'est rendu possible que si le cadavre est soustrait à l'action des agents biologiques et atmosphériques par un ensevelissement rapide dans les couches sédimentaires .Cela nécessite le concours de circonstances absolument exceptionnelles . Dans la plupart des cas la mort d'un organisme est suivie de sa décomposition et toute trace physique en disparaît dans un délai relativement bref.

Pour que le phénomène de fossilisation survienne , il faut d'abord que l'organisme soit enfoui dans un sédiment meuble ( sable , vase , limon ) qui en le recouvrant le protégera plus efficacement de la destruction . Un milieu particulièrement propice est le fond des mers ou des lacs , ce qui explique que les restes fossilisés d'organismes aquatiques soient plus nombreux et souvent mieux conservés. Les êtres terrestres ont beaucoup moins de chances de se fossiliser , excepté dans des régions arides ( steppes ou déserts ) où ,  sous l'effet des conditions climatiques ,  le cadavre peut subir un processus de dessication plutôt que de décomposition . A ces conditions physiques déjà exceptionnelles s'ajoutent des conditions chimiques spécifiques . Il ne faut pas que la décomposition intervienne , mais que se produise , au contraire un remplacement très progressif de la matière organique par des composés minéraux . Dans ce processus la nature du sédiment  qui enrobe l'organisme joue un rôle prépondérant .

Chez les animaux , la fossilisation ne conserve généralement que les tissus de soutien , eux-mêmes en calcite ou en silice , et les parties dures : squelettes des polypiers, coquilles des mollusques , thèques et articles des échinodermes , dents des vertébrés , coquilles des oeufs . La substance d'origine , déjà minérale  ( phosphate , carbonate de chaux ou silice ) , soit se conserve , soit est remplacée par des éléments très divers : calcite , gypse , silice , hématite , etc ... Les parties molles des organismes ne laissent des traces qu'exceptionnellement . Parfois une minéralisation très particulière substitue à la matière organique des composés chimiques inhabituels comme le phosphate de chaux qui conserve les plissements de l'épiderme , la forme des yeux . Ce sont les célèbres " momies " des gisements des phosphorites du Quercy. Un autre cas de fossilisation très spécifique est constitué par les insectes retrouvés intacts dans l'ambre ( résine fossile ) de la Baltique .

Les  traces des tissus organiques ne peuvent être préservées que dans des milieux conservateurs où l'organisme est définitivement soustrait à toutes les causes d'altération. Des sédiments très fins ( ici des vases déposées sur le fond d'un lac ) ont permis la préservation , non seulement du squelette , mais aussi des parties molles d'un petit échassier  ( Oligocène lacustre des environs de Vachères ( Vaucluse , France ) ) . Ces mêmes gisements fossilifères de l ' Oligocène lacustre de Provence conservent fréquemment les traces d'organismes encore plus fragiles tel ce moustique ( ci-dessus ) , vieux de plus de 35 millions  d'années et découvert dans les marnes papyracées lacustres des environs d 'Aix-en-Provence ( Bouches-du-Rhône ) ) .

Des organismes peuvent laisser , non seulement leurs corps fossilisés , mais aussi des traces de leur activité biologique. Les excréments fossiles , ou coprolithes , sont extrêmement intéressants car leur analyse microscopique peut renseigner utilement le chercheur sur le régime  alimentaire des animaux, la fossilisation permettant d'identifier les particules végétales ou animales contenues dans les déjections. Les oeufs fossilisés sont plus rares , même si le nombre des gisements connus dans le Monde s'est considérablement accru ces dernières décennies. Les sédiments crétacés du Midi de la France contiennent en abondance des oeufs fossilisés de Dinosaures fréquemment regroupés en nids. La solidité initiale de la coquille calcaire des oeufs  ainsi que l'enfouissement des pontes dans le sol ont assuré la parfaite conservation des oeufs .

Les empreintes de pas laissées par de grands Reptiles sont aussi relativement fréquentes. On connaît des pistes en positif ( creux ) et en négatif ( bosse ). Il arrive fréquemment qu'un gisement trés riche en empreintes de pas fossilisées soit trés pauvre en vestiges osseux . De telles empreintes ont permis de reconstituer les attitudes des animaux qui les formèrent . Ici des empreintes de pas en négatif  attribuées à de petits Dinosaures carnivores bipèdes ( théropodes ) et provenant du Jurassique inférieur du gisement de la plage du Veillon ( Vendée , France ).

Les premiers fossiles

Les plus anciens êtres vivants connus à l'état fossile ont été découverts dans des sédiments datant du milieu du Précambrien inférieur . Ils remontent à 3,8 milliards d'années et ils ne constituent probablement pas les restes des premières créatures terrestres . Ces dernières sont certainement apparues il y a 4 milliards d'années . Ces fossiles très anciens sont des cellules rondes ou en bâtonnets de la dimension des cellules actuelles et qui ont été retrouvées dans la formation Isua au Groenland . Par ailleurs en 1966 les américains Bgahoorn et Schopfart ont découvert un bacille de 0,5 sur 0,25 microns , Euobacterium isolatum , qui vivait il y a 3,2 milliards d'années . Le fossile fut découvert dans la microflore de Fig-Tree au Swaziland  en Afrique du Sud . A la même époque , dans le Précambrien , on rencontre aussi des organismes d'origine biologique de plus grande taille . Ces fossiles proviennent des argilites charbonneuses d' Onverwacht au Swaziland . Leur diamètre atteint 166 microns . Ce sont des organismes algaires unicellulaires assez proches des algues bleues actuelles (Cyanophyceae ). 

Parmi les plus anciens fossiles , les trilobites sont un groupe d'arthropodes uniquement fossiles connus depuis le Cambrien ( - 570 millions d'années ) jusqu'au Permien ( - 250 millions d'années ) . Ces invertébrés marins ont été ainsi nommés en raison de la subdivision longitudinale de leur squelette externe en trois lobes ( deux seulement sont visibles sur ce spécimen ) : le céphalon , le thorax et le pygidium .

Les premières plantes terrestres apparaissent il y a 415 millions d'années . Ce sont de petites plantes herbacées à tiges ramifiées  et terminées par des sporanges. Elles n'ont ni racines ni feuilles. Quant aux vertébrés , l'un des plus anciens connus , et le mieux conservé , porte le nom d'Arandaspis . C'est " un poisson sans mâchoires " ( connu sous l'appellation scientifique d'Agnathe ) . Il fut découvert en 1977 par un paléontologiste australien Alex Ritchie dans l'Ordovicien inférieur d'Australie ( - 500 millions d'années ) . Cet animal est fusiforme  et possède une carapace osseuse couvrant toute la partie antérieure de son corps . Sa queue est couverte d'écailles en forme de baguettes . En 1976 des niveaux contemporains du Spitsberg avaient livré des petits fragments de carapace dermique attribués à un autre poisson à armure : Anatolepis .