Selon le Musée d'histoire naturelle de l'Université d'Oxford, des fossiles pétrifiés se forment lorsque des dépôts minéraux remplacent les os de créatures mortes à l'intérieur de sédiments durcis. Au fil du temps, ces dépôts remplacent complètement les restes, formant une image de les os en roche solide.
Un fossile commence lorsqu'un animal meurt dans des conditions qui permettent à ses restes d'être recouverts avant de se dissoudre ou de se disperser. Au début, le sédiment autour du cadavre est mou. Les décomposeurs enlèvent la chair et les parties molles de la carcasse, ne laissant que les os. Les sédiments se moulent autour de ces os, et la pression et la chaleur convertissent les sédiments mous en roche dure, enveloppant complètement les restes.
Finalement, l'eau souterraine s'infiltre dans les sédiments, dissolvant progressivement le calcium des os. Si l'eau contient suffisamment de minéraux en suspension, elle laisse des dépôts de ces minéraux. Les os disparaissent, remplaçant progressivement les os par des matériaux beaucoup plus durs. Cela crée un fossile avec toutes les caractéristiques externes des os remplacés, mais aucune de la structure interne.
En plus des carcasses d'animaux, des fossiles peuvent également être créés à partir de plantes ou même d'empreintes de bêtes d'il y a longtemps. Dans certains cas, des conditions spécifiques comme un faible taux d'oxygène ou une acidité élevée peuvent préserver davantage une plante tombée ou empêcher un animal de se décomposer complètement. Cela préserve la chair ou les tissus plus mous ainsi que les os.