有成百上千个非常重要的化石发现，但有几个突出的化石永远地改变了我们对一个大型动物分类群或古生物学历史时代的看法。

The fossil finds that stand out the most are 1) the discovery of a mosasaur (aquatic reptile) by Georges Cuvier in 1808, which ushered in the paleontological "Age of Reptiles", 2) discoveries of giant armadillos and giant sloths by Darwin in the 1850s, which helped him formulate his Origin of Species, 3) the discovery of the dinosaur-bird Archaeopteryx in 1861, which provided crucial support for that theory, 4) the renaissance of fossil-hunting at the Cambrian-aged Burgess shale in the 1970s and 1980s, which revealed the forerunners of most modern animal phyla, and 5) the realization of the importance of the Ediacaran-aged Mistaken Point Assemblage in Newfoundland, which revealed well-preserved fossils of some of the earliest multicellular animals known.

虽然自古以来就有化石发现，但直到1790年代乔治-库维尔的精心工作，科学家们才开始接受化石代表古代动物，其中许多现在已经灭绝。 由于哲学和神学的原因，直到那时，世界还难以接受灭绝。 19世纪初是化石发现的复兴期，所有主要的恐龙群和许多鱼类、无脊椎动物和植物化石都是在这个时期发现的。 阿道夫-布朗尼亚特挖掘了重要的植物化石，将植物的历史分为四个时代：以孢子为基础（地衣、苔藓、蕨类等）、针叶树、苏铁和现代开花植物的时代。

近来最重要的历史化石发现是关于动物历史的曙光--从5.2亿年前及更早，一直到大约6亿年前，多细胞生物首次出现。 最吸引人的发现出现在加拿大西部的伯吉斯页岩和加拿大东部的雾点。 伯吉斯页岩揭示了一个保存完好的早期人形动物、软体动物、海绵动物和环形动物的世界，而雾点代表了一个更早的时代，几乎所有动物是固定的树叶和袋状滤食动物和固定在海底的海藻共生体。 这些可能是网虫，像现代的海笔，甚至是动物王国中更原始的分支。