Les animaux qui ont des parties du corps dures, telles que des os ou des carapaces, sont les plus susceptibles d'être préservés pendant la fossilisation. Ces matériaux rigides sont plus résistants aux forces qui provoquent la fossilisation ; ils sont plus susceptibles de survivre intacts ou de laisser des empreintes qui se fossiliseront plus tard.
Les conditions dans lesquelles se produit la fossilisation sont très spécialisées ; seulement une fraction d'un pour cent des animaux qui ont vécu sur Terre sont fossilisés. En règle générale, un fossile se forme lorsque les restes d'animaux sont rapidement enfouis dans des matériaux qui ne dégradent pas les matières organiques mais les maintiennent sous une forme ou une autre. Les régions très sèches préservent assez bien les os et autres structures dures, et les tourbières acides sont idéales pour décaper les matières végétales pendant des millions d'années.
Les tissus mous, tels que la peau, le cartilage, les muscles ou les matières végétales molles, disparaissent rapidement, à la fois par décomposition naturelle et par balayage. Par conséquent, les archives fossiles enregistrent principalement des animaux désossés ou des coquillages. Cependant, certaines conditions permettent la préservation des animaux aux tissus plus mous. Les insectes qui se coincent dans l'ambre peuvent être préservés, car l'ambre durcit et crée un environnement protecteur. La congélation profonde peut également préserver les tissus mous ; le manque d'oxygène et les températures froides empêchent le tissu de se décomposer, conduisant à des spécimens animaux très intacts même après des millions d'années. Des mammouths et au moins un ancien humain ont été retrouvés gelés dans la glace glaciaire à cause de ce processus.
