Fosil, eski bir canlının kalıntıları veya izleridir.
Hayvan, bitki veya protist fosilleri tortul kayalarda meydana gelir.
Tipik bir fosilde, vücut formu korunur, ancak vücudu oluşturan orijinal moleküllerin yerini kalsiyum karbonat (CaCO3 ) veya silika (SiO2 ) gibi bazı inorganik maddeler almıştır. Fosil, kaya gibi hissedilir ve kayadan yapılmıştır. Mineralize olmuş veya taşlaşmıştır (kelimenin tam anlamıyla kayaya dönüşmüştür).
Fosil, çok eski bir çağın fosilleşmiş çamurunda kalan bir canlının izi veya izlenimi de olabilir.
Bazı organizmalar iyi fosilleşir, bazıları ise fosilleşmez. En yaygın fosiller, sert maddeler üreten organizmaların geride bıraktıklarıdır. Yumuşakçaların (istiridye ve salyangoz gibi) ve artık nadir bulunan brakiyopodların (kandil kabuğu olarak da bilinir) sert, kalsitik kabukları bunlara örnektir. Denizde yaşayan bu kabuklu deniz hayvanları, yeryüzünde birçok fosilli (yani fosil içeren) kireçtaşı katmanı oluşturmuştur.
Yumuşak vücutlu organizmalar özel durumlarda fosilleşebilir: Ediacaran biyotası buna iyi bir örnektir.
Halk arasında en iyi bilinen fosiller, tarih öncesi dev dinozorlara ait olanlardır. Bu devasa, antik sürüngenlerin fosilleşmiş kemikleri ve fosilleşmiş izleri birçok doğa tarihi ve yer bilimleri müzesinde görülebilir.
Fosillerin jeologlar ve biyologlar tarafından incelenmesi paleontoloji olarak bilinir. Eğer çalışma canlıları ekolojik bağlamlarına yerleştiriyorsa buna paleobiyoloji denir.
