遠古時代的生物在死亡之後，如果被泥沙覆蓋而保存在缺少微生物的地層中，就有機會形成化石。
化石的形成過程大致包括以下幾個階段：
一.生物死後沉入海底或湖底，很快地被沉積物覆蓋掩埋。
二.生物體的肉體或軟質部分腐爛分解，留下堅硬的骨骼、牙齒或外殼。
三.長時間埋在地層中歷經石化作用，生物體的骨骼、牙齒或硬殼被泥砂、礦物質填入或置換，逐漸形成化石。
四.最後因為地殼變動而將埋在地層深處的化石抬升到地表附近被人們發現。
化石的形成，亦必須滿足以下的保存條件：
一、具有堅硬的部分。生物死亡後，骨頭、牙齒、或幾丁質等堅硬的部分，比較容易形成化石，但在特殊的情況下，柔軟的部分也會形成化石。
二、迅速的掩埋。通常生物的死亡，是由自然死亡和災難死亡所造成，迅速的掩埋可以避開瞬間的破壞，而完整的保留下來。
三、時間因素。生物腐爛與石化作用都需要時間，因此生物死亡後必須經過長時間的掩藏，才能與沉積物固結成岩，最後形成化石。
化石雖然是地層中古代生物的遺跡，但一般來說，具有骨骼、硬殼或堅硬部分的生物有較多機會被保留下來。此外，大部分生物死後，若沒有被迅速掩埋，即可能變成其他動物的食物，或暴露在空氣中腐爛分解。
化石多在沉積岩層中發現，因為火山爆發、地殼變動等自然作用都可能破壞化石，所以火成岩和變質岩中很少發現化石。目前已經發現的化石可能只佔地球從古至今所有生物的極小部分。
各種古代生物的化石不斷被發現、研究，使我們了解到許多生物生存的年代及模樣，找到生物進化的證據，開啟了探索地球歷史秘密的鑰匙，對於古代生物的種類、分布、與演化情形、以及當時的氣候、地質環境都更進一步了解。臺灣島的前身是數千萬年前沉積在海底的地層，所以我們有機會在東北角海岸的岩層中找到貝類、海膽等海洋生物的化石，以及古代海洋生物在海底地層中棲息、活動的痕跡。
化石的價值如下：
（一）科學上的價值：可做為研究的工具。
（二）美學上的價值：如視為雅石等，作為欣賞的材料。
（三）經濟上的價值：如石油、煤與天然氣等，作為經濟的用途。