I fossili si trovano quasi sempre in strati di rocce sedimentarie. Le rocce sedimentarie sono il tipo più abbondante sulla superficie della Terra, e sono l'unico tipo che si forma in condizioni che possono preservare l'organico artefatti.
Le rocce non sedimentarie non sono in grado di raccogliere fossili o possono distruggerli durante la loro formazione. La roccia ignea esce dalla regione fusa della crosta terrestre e si raffredda in corrispondenza o in prossimità della superficie. Le rocce ignee superficiali, come l'ossidiana e la pomice, eruttano dai vulcani e si raffreddano prima che possano raccogliere i resti organici. Qualsiasi materiale osseo, dentale o vegetale con cui vengono a contatto mentre sono ancora malleabili viene completamente bruciato, senza lasciare traccia di fossilizzarsi. Le formazioni ignee di substrato, come il granito plutonico, salgono in un bolo caldo fino a un punto appena al di sotto della superficie e si raffreddano, impedendo in qualsiasi punto al materiale biologico di penetrare nella roccia.
Il terzo tipo di roccia, metamorfico, è occasionalmente trovato con fossili incorporati in esso, ma questo è insolito. La roccia metamorfica di solito inizia come un sedimento, come il calcare, ma subisce un processo di riformazione in condizioni di estremo calore e pressione. Le condizioni metamorfiche spesso distruggono i fossili e la roccia che ne deriva, come il marmo, raramente ha tracce residue di entità biologiche.
