生物体保存为化石的机会是非常少的，自然界中腐败微生物无所不在，大部分生物在死亡之后就会被这些微生物所彻底分解。即便侥幸保存为化石，在漫长的地质过程中，腐蚀、风化、沉积、淋滤等都会“攻击”化石，导致这些化石在被发现之前就破坏掉了。一种主要的化石保存方式就是变化保存：即生物有机组织部分或全部变成新的物质，以下是几种常见的变化保存：
方法/步骤
1
碳化，通过化学反应使动植物的有机组织被水带走，只留下微细的碳痕。氮、氢、氧等元素都以气体的形式被带走，只留下生物的大体轮廓。碳化保存的生物通常有鱼、植物的叶片及木材组织等。
2
矿化或石化，常见于多孔生物材料的保存，如骨骼，植物，贝壳等。这些材料被埋藏后，地下水淋滤经过他们的孔隙，其中含有的过饱和碳酸钙或硅质等就会在这些空隙中沉积，最终填充空隙保存生物结构。
3
重结晶，改变了化石原来的内部结构。重结晶会破坏化石的原始生物结构，常常形成大的晶体，矿物的成份通常不发生变化，变化的只是晶体结构。例如，许多贝壳原来是由文石组成，重结晶后就变成了更加稳定的方解石。
4
交待，是原始硬体组织被溶解，新的矿物在原位沉积的过程。硅化木森林就是这种保存的一个最好的例子，原始的生物材料全部被硅所取代。
5
第二种就是未变保存（直接保存）：保存的化石没有发生变化。常见的未变保存材料通常是未发生变化的生物硬体组织，比如贝壳，骨骼，牙齿等。这些材料没有发生变化，特别是保存了某些生物的有机组织。其它的未变保存的例子包括化石珊瑚、贝壳、海绵骨骼、微体化石以及有硬体的其它生物。在特殊情况下，也会发生生物软体的保存。
6
另外的一种间接证据就是遗迹化石。遗迹化石能提供很多生物活动的证据。有几种主要的遗迹化石：动物行走，取食，休息等留下的痕迹。例如，恐龙的足迹可以提供恐龙的大小，行走速度，独居或群居等许多信息。洞穴和钻孔是生物在地面或水底沉积物中钻隧道，可以指示动物的取食，居住活动等。粪化石是动物的排泄物化石，可以提供动物内脏的信息，以及动物的食性信息等。
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