現代科學界普遍接受進化論是地球上眾多物種來源的解釋，但進化是一個漫長的過程，科學家沒法用觀察的方式去驗證，而化石紀錄就是進化最直接的證據。
「化石」一詞，源於拉丁文 fossil，意思是「被挖掘出來的」。生物的遺體 (實體化石)、居住地點、足跡（生痕化石）等等都可以形成化石。
三葉蟲化石（左）、保存著蚊子的琥珀（中）和一個恐龍的足跡化石（右）
化石是古代生物的產物，保存著遠古時代許多珍貴的生物資料。事實上化石的形成不容易，因為大部份的生物遺體都被其他生物吃掉、或是被微生物分解掉，而沒有成為化石。
當生物死亡後，身體柔軟的部份都會迅速被分解，而生物遺骸的堅硬部份，例如骨骼、外殼等，卻有機會存留下來。生物遺骸漸漸被環境中的礦物質滲入而出現石化現象，這就是化石的由來。由於在石化的過程中，生物原來的形態和特徵都得以保存，所以化石就成為科學家研究古代生物的良好工具了。
化石不單藏在岩層之中，保存在冰塊或樹脂（琥珀由樹脂形成）的生物遺骸也可以成為化石。
化石形成的過程
化石是古代遺留下來的產物，其中保存著豐富的資料，究竟我們用甚麼方法可以估計出化石的「年齡」呢？
多數化石皆自沉積出來的地層發掘出來。由於沉積地層是由下而上漸漸累積起來的，因此化石來自越深層的地層，就代表歷史越久遠。
考古學家也有一些測量化石年齡的方法，例如尋找化石中放射性物質（如鈾 238、碳 14 等）的比例。放射性物質會隨著時間衰變，只要知道它們衰變的速度，便能得知化石的年齡，從而推斷古代生物出現的時間表。
澳洲塔斯曼尼亞的沉積地層
地層中的化石紀錄：越深的化石年齡越久遠
由目前發掘出來的化石及其相關的地層，我們發現地球生物的物種與形態在過去 30 億年以來不斷改變。
為了分辨不同年期的地質和化石的變化，科學家建立了「地質年代」的系統，其中的命名方式有宙、代和紀。當我們知道了某地層或化石是甚麼地質年代的遺物，我們就可以粗略估計出它的「年齡」了。
科學家發現，年代最久遠的原核生物化石，出現於 39.5 億年前，而在約 6.3 億年前的地層，則能找到多細胞生物的化石。
在其他地質年代，科學家又找出了甚麼生物的化石呢？請點擊右圖看看！
化石紀錄
有了來自化石的生物紀錄，我們就可以知道在漫長的進化過程中，各類生物究竟是甚麼時候出現。比較現有生物的時候，我們也可以估算現有物種祖先的模樣和進化的流向。
我們由來自化石的證據得知約在 4 億年前，陸地上沒有任何動物生存，無脊椎動物都生活在水中。約在 2 至 3 億年前，動物才開始進化出適應陸地環境的物種，如昆蟲、兩棲類和爬行類。其中，爬行類於 1 至 2 億年前支配著地球，這個時代被稱為「恐龍時代」，直到 6000 萬年前，哺乳動物取代爬行類，成為支配地球的生物，而最早的人類則到大約 300 萬年前才出現。
試點擊上面的圖片，看看以下的化石如何幫助找出進化的過程。
化石紀錄是進化的直接證據。科學家和考古學家不斷尋找、研究化石，以理解生物進化的過程，但這個方法存著很多局限：
部份生物難以形成化石，例如全身均由柔軟組織組成的水母，牠們死後遺體難以形成化石，因此由化石紀錄顯示出來的進化歷史出現許多環節缺漏。
化石多數只記錄了生物的骨骼或外殼的形態，內部器官等柔軟組織則多數不能顯示出來，因此科學家不能比較古生物的柔軟組織如何進行進化，也只能猜測古生物的外觀。
地層有時轉移（如上下翻轉了），導致其中化石的歷史次序出現錯誤。
化石的數量不多，部份化石被發掘的時候已不完整（或損壞），也有些化石藏於人類難以到達的地區，例如較深層的地殼和海底，因此未能用於古生物的研究中。
水母只有柔軟的身體組識，難以形成化石