歷史上一些關(guān)鍵化石發(fā)現(xiàn)改變了我們對(duì)生命歷史的認(rèn)知。始祖鳥化石作為早的鳥類之一，展示了羽毛和爬行類特征的結(jié)合，是進(jìn)化論的經(jīng)典證據(jù)。提塔利克魚化石則記錄了魚類向四足動(dòng)物過渡的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，具有類似手腕的結(jié)構(gòu)和簡(jiǎn)單的肺。在中國(guó)發(fā)現(xiàn)的中華龍鳥等帶羽毛恐龍化石，填補(bǔ)了恐龍與鳥類之間的演化空白。

澄江生物群和布爾吉斯頁(yè)巖等特異埋藏化石庫(kù)保存了大量軟軀體生物，揭示了寒武紀(jì)生命大爆發(fā)的壯觀景象。露西化石作為早期人類祖先的代表，為人類起源研究提供了重要線索。這些里程碑式的發(fā)現(xiàn)不僅解決了重大科學(xué)問題，也常常引發(fā)公眾對(duì)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(shù)。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(chǔ)層的良好標(biāo)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)揮著重要作用，激發(fā)公眾對(duì)自然歷史的興趣。

傳統(tǒng)化石研究方法包括野外采集、實(shí)驗(yàn)室處理和形態(tài)學(xué)分析。古生物學(xué)家通過系統(tǒng)的地層調(diào)查和化石采集，獲取研究標(biāo)本。在實(shí)驗(yàn)室中，化石需要經(jīng)過精心修理（去除圍巖）、加固和復(fù)原。比較解剖學(xué)方法通過對(duì)比化石與現(xiàn)生生物的形態(tài)特征，推斷其分類位置和生物學(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(jù)。根據(jù)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(jī)分子）。

化石的形成是一個(gè)極為且需要特定條件的過程，稱為化石化作用。當(dāng)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、貝殼等通過礦物置換（有機(jī)質(zhì)被礦物質(zhì)取代）或碳化（有機(jī)質(zhì)揮發(fā)留下碳膜）等方式保存下來(lái)。這一過程可能需要數(shù)百萬(wàn)年時(shí)間，且需要穩(wěn)定的地質(zhì)環(huán)境。只有極少數(shù)生物個(gè)體能夠終成為化石，據(jù)估計(jì)，地球上曾經(jīng)存在過的物種中，只有不到1%留下了化石記錄。