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化石的研究涉及到两大类不同的学科，即地质学和生物学。在地质学中，通过化石的研究，我们可以了解到古气候、古地理、古生态环境，还能对地层层序进行时间上的定位；在生物学中，古生物学是类群生物学科中的一个重要分支，通过研究，对生命的起源、生物的进化、环境对生物的影响及生物的分类系统等都有着十分重大的意义。
化 石
康拉德·格斯纳(1516～1565年)
瑞士的格斯纳被公认为是16世纪最伟大的博物学家。他共出版了72部巨著，还留下18部未完成的作品。1565年，就在他因染瘟疫而死于苏黎世的那一年里，他完成了极具创新意义的《论矿物质的性质》，标志着新兴学科古生物学的开端。
对同代人来说，“化石”一词包括矿石和有机物残骸在内的所有从地底发掘出来的自然物体，因此，他们很难弄懂被格斯纳称作“石头凝结物”的到底是什么东西。即使是在今天，破译化石之谜仍不是一件容易的事情，因为在化石形成的过程中，不仅有机体残余部分的本来属性会变得难以辨认，而且一些无机物还会呈现出有机物的外观。
格斯纳按照地带对化石进行命名和分类，并能很准确地鉴别化石，他最早在书中加入了化石插图。尽管他的解说中存在着一些失误之处，但很多论述都精辟而敏锐。比如，当时人们都认为“舌石”是天外飞来之物，而格斯纳却将鲨鱼的牙齿和“舌石”相提并论，说明他没有忽视两者之间的相似性：所谓的“舌石”其实就是鲨鱼的牙齿。
地质层
尼古拉斯·斯台诺(1638～1686年)
斯台诺在检查鲨鱼的头时，发现鲨鱼的牙齿很像一种被称作“舌石”的化石，从此对化石产生了浓厚的兴趣。
1669年，斯台诺在出版的《预言》一书中提出：“如果一个物体通过自然的方式拥有了某种形状，就能在物体自身找到证据来显示它形成的地点和形成方式。”被认为是“化石”的有机物和无机物为什么种类如此繁多，又是怎样形成的，这都是当时引起争议的问题。斯台诺证实，和实验室里的水晶一样，沉淀会使石英晶体变大；而与此相反的是，贝壳类的增长模式反映出贝壳里的生物的“有生命”的生长过程，因此其体积不可能在岩石中变大。
但是，要使人们相信这些贝壳化石是有机体，斯台诺必须先说明它们为什么会在远远高于海平面的内陆岩石里出现。借用在托斯卡纳地区的实地研究结果，斯台诺论证说，起初在海床上沉淀了一些沙土层、砾石层和贝壳层，它们一层层平铺在海底，之所以现在发现的岩层通常是褶皱起伏的，那是因为后来地球史中发生的一些变故导致了岩层的抬升。斯台诺提出沉淀发生在两个不同的时期，第一次发生在很早以前，形成了没有化石的下层岩层；第二次发生在生命形成之后，形成了富含化石的上层岩层。这是人们在推论地球和生命的发展史时第一次想到化石。
化石群
威廉·史密斯(l769～1839年)
威廉·史密斯是当时英国的运河勘探工程师，他发明了研究地质形成的地层学方法。史密斯指出化石可以用作地层学研究，后来又证明化石对于确定相关的地层年代有重要意义。
作为一名职业的运河勘探工程师，史密斯深深地被迅猛扩展的运河网络迷住了。史密斯认为，准确地预测岩石的基底对于开凿运河具有重大经济意义，通过探查地层中的典型化石，人们就能够准确测算出它们的倾斜度并划定它们的地质分布区域。史密斯能够在乡村广袤的田地上预测和勾画出地下岩层的准确位置。
史密斯花费数年的时间终于绘制出全国第一张地质图。1815年，他出版了《英格兰和威尔士地质图》一书。这是世界上最早的大规模的地质图之一。
伯吉斯页岩
查尔斯·都利特·沃尔科特(1850～1927年)
在加拿大落基山脉的瓦普塔山，美国古生物学家沃尔科特发现了5.2亿年前的富含化石的岩石——伯吉斯页岩，这里布满了成千上万保存完好的古代海底沉积物化石。有些化石的柔软部分还没有损坏。它们提供了寒武纪时期海洋中螃蟹等无脊椎动物的祖先——节肢类动物全盛期的生活画卷。
远古时期，伯吉斯海洋中主要有三叶虫（已发现20多种）、海绵状物、棘皮类动物、肠状蠕虫、软体动物、腕足类动物等。生物多样性表明已经形成类似现代海洋生态圈的“劳动”分工制。生物多样化及生态进化速度之快使科学家们对寒武纪前、寒武纪时期复杂的生命感到更加疑惑，他们推测可能早期的多细胞动物进化期一直延续到寒武纪。
最古老的化石
埃尔索·巴洪(1915～1984年)
地球46亿年的历史可以分为两大宙：显生宙和前寒武纪(或隐生宙)。化石发现证明在长达5.45亿年的显生宙时代物种极其繁盛。而在40多亿年的隐生宙时代，没有任何生命存在的迹象。但在20世纪60年代，埃尔索·巴洪在加拿大西安大略的冈弗林特艾恩斯通的裸露的岩层中发现了20亿年前的隐生宙微生物化石。查尔斯·达尔文也了解前寒武纪生命记录的缺失。代表动物王国几大分支的化石突然出现在已知的最低的(寒武纪)化石岩层中，达尔文对此非常困惑。
在加拿大的岩层中发现的前寒武纪化石，受到了广泛的关注，当时几乎没有人知道早先其实已经在俄罗斯发现了前寒武纪孢子化石。
后来借助于传输电子显微镜，人们又在冈弗林特艾恩斯通的富含硅的黑硅石沉积层中发现了保存完好的微生物化石。1965年，巴洪和斯坦利·泰勒描绘了这种微生物，认为它们与叠层结构有关，可以回溯到大约20亿年以前。
化 石
康拉德·格斯纳(1516～1565年)
瑞士的格斯纳被公认为是16世纪最伟大的博物学家。他共出版了72部巨著，还留下18部未完成的作品。1565年，就在他因染瘟疫而死于苏黎世的那一年里，他完成了极具创新意义的《论矿物质的性质》，标志着新兴学科古生物学的开端。
对同代人来说，“化石”一词包括矿石和有机物残骸在内的所有从地底发掘出来的自然物体，因此，他们很难弄懂被格斯纳称作“石头凝结物”的到底是什么东西。即使是在今天，破译化石之谜仍不是一件容易的事情，因为在化石形成的过程中，不仅有机体残余部分的本来属性会变得难以辨认，而且一些无机物还会呈现出有机物的外观。
格斯纳按照地带对化石进行命名和分类，并能很准确地鉴别化石，他最早在书中加入了化石插图。尽管他的解说中存在着一些失误之处，但很多论述都精辟而敏锐。比如，当时人们都认为“舌石”是天外飞来之物，而格斯纳却将鲨鱼的牙齿和“舌石”相提并论，说明他没有忽视两者之间的相似性：所谓的“舌石”其实就是鲨鱼的牙齿。
地质层
尼古拉斯·斯台诺(1638～1686年)
斯台诺在检查鲨鱼的头时，发现鲨鱼的牙齿很像一种被称作“舌石”的化石，从此对化石产生了浓厚的兴趣。
1669年，斯台诺在出版的《预言》一书中提出：“如果一个物体通过自然的方式拥有了某种形状，就能在物体自身找到证据来显示它形成的地点和形成方式。”被认为是“化石”的有机物和无机物为什么种类如此繁多，又是怎样形成的，这都是当时引起争议的问题。斯台诺证实，和实验室里的水晶一样，沉淀会使石英晶体变大；而与此相反的是，贝壳类的增长模式反映出贝壳里的生物的“有生命”的生长过程，因此其体积不可能在岩石中变大。
但是，要使人们相信这些贝壳化石是有机体，斯台诺必须先说明它们为什么会在远远高于海平面的内陆岩石里出现。借用在托斯卡纳地区的实地研究结果，斯台诺论证说，起初在海床上沉淀了一些沙土层、砾石层和贝壳层，它们一层层平铺在海底，之所以现在发现的岩层通常是褶皱起伏的，那是因为后来地球史中发生的一些变故导致了岩层的抬升。斯台诺提出沉淀发生在两个不同的时期，第一次发生在很早以前，形成了没有化石的下层岩层；第二次发生在生命形成之后，形成了富含化石的上层岩层。这是人们在推论地球和生命的发展史时第一次想到化石。
化石群
威廉·史密斯(l769～1839年)
威廉·史密斯是当时英国的运河勘探工程师，他发明了研究地质形成的地层学方法。史密斯指出化石可以用作地层学研究，后来又证明化石对于确定相关的地层年代有重要意义。
作为一名职业的运河勘探工程师，史密斯深深地被迅猛扩展的运河网络迷住了。史密斯认为，准确地预测岩石的基底对于开凿运河具有重大经济意义，通过探查地层中的典型化石，人们就能够准确测算出它们的倾斜度并划定它们的地质分布区域。史密斯能够在乡村广袤的田地上预测和勾画出地下岩层的准确位置。
史密斯花费数年的时间终于绘制出全国第一张地质图。1815年，他出版了《英格兰和威尔士地质图》一书。这是世界上最早的大规模的地质图之一。
伯吉斯页岩
查尔斯·都利特·沃尔科特(1850～1927年)
在加拿大落基山脉的瓦普塔山，美国古生物学家沃尔科特发现了5.2亿年前的富含化石的岩石——伯吉斯页岩，这里布满了成千上万保存完好的古代海底沉积物化石。有些化石的柔软部分还没有损坏。它们提供了寒武纪时期海洋中螃蟹等无脊椎动物的祖先——节肢类动物全盛期的生活画卷。
远古时期，伯吉斯海洋中主要有三叶虫（已发现20多种）、海绵状物、棘皮类动物、肠状蠕虫、软体动物、腕足类动物等。生物多样性表明已经形成类似现代海洋生态圈的“劳动”分工制。生物多样化及生态进化速度之快使科学家们对寒武纪前、寒武纪时期复杂的生命感到更加疑惑，他们推测可能早期的多细胞动物进化期一直延续到寒武纪。
最古老的化石
埃尔索·巴洪(1915～1984年)
地球46亿年的历史可以分为两大宙：显生宙和前寒武纪(或隐生宙)。化石发现证明在长达5.45亿年的显生宙时代物种极其繁盛。而在40多亿年的隐生宙时代，没有任何生命存在的迹象。但在20世纪60年代，埃尔索·巴洪在加拿大西安大略的冈弗林特艾恩斯通的裸露的岩层中发现了20亿年前的隐生宙微生物化石。查尔斯·达尔文也了解前寒武纪生命记录的缺失。代表动物王国几大分支的化石突然出现在已知的最低的(寒武纪)化石岩层中，达尔文对此非常困惑。
在加拿大的岩层中发现的前寒武纪化石，受到了广泛的关注，当时几乎没有人知道早先其实已经在俄罗斯发现了前寒武纪孢子化石。
后来借助于传输电子显微镜，人们又在冈弗林特艾恩斯通的富含硅的黑硅石沉积层中发现了保存完好的微生物化石。1965年，巴洪和斯坦利·泰勒描绘了这种微生物，认为它们与叠层结构有关，可以回溯到大约20亿年以前。