Les fossiles se trouvent presque toujours dans les strates de roches sédimentaires. Les roches sédimentaires sont le type le plus abondant à la surface de la Terre, et elles sont le seul type qui se forme dans des conditions susceptibles de préserver les matières organiques artefacts.
Les roches non sédimentaires sont soit incapables de collecter des fossiles, soit susceptibles de les détruire lors de leur formation. La roche ignée se déverse de la région en fusion de la croûte terrestre et se refroidit à la surface ou près de la surface. Les roches ignées de surface, telles que l'obsidienne et la pierre ponce, jaillissent des volcans et se refroidissent avant de pouvoir absorber des restes organiques. Tout os, dent ou matière végétale avec lequel ils entrent en contact alors qu'ils sont encore malléables est complètement brûlé, ne laissant aucune trace de fossilisation. Les formations ignées du substrat, telles que le granite plutonique, s'élèvent dans un bol chaud jusqu'à un point juste sous la surface et se refroidissent sur place, ce qui empêche la matière biologique de pénétrer dans la roche à tout moment.
Le troisième type de roche, métamorphique, est parfois trouvé avec des fossiles incrustés, mais c'est inhabituel. La roche métamorphique commence généralement sous forme de sédiment, comme le calcaire, mais subit un processus de reformation dans des conditions de chaleur et de pression extrêmes. Les conditions métamorphiques détruisent souvent les fossiles, et la roche résultante, comme le marbre, a rarement des traces restantes d'entités biologiques.
