La plupart des fossiles sont constitués de minéraux, tels que la calcite, la silice ou la pyrite. Ces minéraux remplacent la matière organique d'origine de l'organisme au fil du temps. Cela peut se produire lorsque l'organisme est enterré dans des sédiments et exposé aux eaux souterraines riches en minéraux dissous. Les minéraux infiltrent lentement les tissus de l'organisme et finissent par les remplacer. Dans d'autres cas, l'organisme peut être exposé à des cendres volcaniques chaudes ou à la lave, qui peuvent rapidement vaporiser la matière organique et laisser un moulage minéral. Cela peut se produire soit au moment d'une éruption volcanique, soit dans le cadre d'autres processus de formation de roches. De plus, certains fossiles sont conservés dans l'ambre (résine végétale fossilisée), tandis que d'autres peuvent être conservés dans des fosses de goudron ou dans des tourbières.