骨化石是生物进化的直接证据，是古生物学的主要研究对象。常见的骨化石是由牙齿和骨骼形成的。

骨化石

古代动物死后，尸体的内脏、肌肉等柔软的组织很快便会腐烂，牙齿和骨骼因为有机质较少，无机质较多，却能保存较长的时间。如果尸体恰好被泥沙掩埋，与空气隔绝，腐烂的过程便会放慢。泥沙空隙中有缓慢流动的地下水。水流一方面溶解岩石和泥沙内的矿物质，另一方面将水中过剩的矿物质沉淀下来或成为晶体，随着水流会逐渐渗进埋在泥沙中的骨内,填补牙齿和骨骼有机质腐烂后留下的空间。如果条件合适，由外界渗进骨内的矿物质在牙齿和骨骼腐烂解体之前能有效地替代骨骼原有的有机质，牙齿和骨骼便完好地保存成为化石。由于化石中的大量矿物质是极为细致地慢慢替代其中的有机质，所以能完整地保存牙齿和骨骼原来的形态，连电子显微镜才能看清的组织形态都能原样保存。天长日久，骨骼的重量不断增加，由原来的牙齿和骨头变成了还保存牙齿和骨头

化石的形成。必须具备一定的条件，其中主要的有以下一些；

生物死亡的数量

一般地说，生物死亡数量越多，形成化石的机会也就越多，反之亦然。因此，在由海洋环境形成的地层中，比较容易发现动物化石，特别是珊瑚一类的化石。在含煤的地层中，比较容易得到植物化石，在一些由陆地环境形成的地层中难以找到化石，尤其是哺乳动物的化石。

生物尸体的掩埋速度

生物尸体如果暴露于空气中，会受氧化作用或被其他生物吞食而遭破坏，即使是硬体部分，天长日久，也会被风化和毁坏。因此，生物死后，必须要有某种沉积作用将其迅速掩埋，才能较好地保存。凡是生物繁盛而地质沉积作用急剧进行的地区，化石就比较多。我国甘肃东部、山西西北部、河南西部、陕西等地的地层多数在河湖中形成，由于动物的遗体埋在水底，盆地周围的沉积物不断覆盖，几沧桑变迁，河湖干涸，沉积物变成坚硬的石，并且暴露到地表。因此，这些地区是哺动物化石较多的产地。

生物体组成部分的坚硬程度

凡是硬体部分如介壳、骨胳、牙齿、角、树干、孢子、花粉等，不易腐烂而毁灭；凡是软体部分如皮肤、肌肉和各种器官，则容易腐烂而消失。所以，常见的化石，大多数由生物体的硬体部分所形成。恐龙化石多为其骨架，象的化石多为牙齿和骨胳，河蚌化石多为介壳，三叶虫化石大多数是甲壳，硅化木是裸子植物的次生木质部的木质纤维形成的。孢粉等研究的主要内容之一是古代植物孢子和花粉的形态、分类、组成和分布等，实际上是通过孢子和花粉的化石来研究的。

石化的程度和快慢

石化包括钙化、硅化、碳化、矿化，是把古生物的遗体、遗物和遗迹通过物理和化学作用，使其变得坚硬如石的过程。

物理作用指的是生物体的外形印烙在岩层上，或是壳体、骨赂等空隙被泥沙或其他矿物质所充填使其变硬的过程。如古植物的根、茎、叶、花、果实和古动物的触须、附肢、羽毛等形成的印痕化石就通过这种作用。

化学作用是指化学溶液，如碳酸钙、二氧化硅、黄铁矿等溶液对古生物硬体部分的作用。这些溶液在地层中流动时，不断接触古生物硬体部分，其矿物质成分不断与生物体物质进行化学置换，久而久之，这些生物体的物质成分几乎全部为矿物质成分所取代，而形态则保持原样。例如前面提到的常见的硅化木，其物质成分已不是木质纤维，而是二氧化硅。但仍体现出其外部形状，细胞、年轮也都保存了下来。