人们利用地壳岩石中存在的微量的放射性元素的衰变规律，测定地球的年龄为46亿年。地壳有一部漫长的演变历史，一部不断变化、不断发展的历史。人的生命与宏大的地质时限无法相提并论，但是化石却给我们提供了这样的便利，它使人们能够回溯历史，认识几百万年甚至几十亿年前的地球和生物界。
地壳在发展过程中形成了各个时代的地层，在地层中还保存有各种化石，它们是记录地球历史的“书页”。研究地层的性质、厚度、相互关系以及化石，可以了解地壳的变化过程。在正常情况下，地层是按顺序排列的，老的在下，新的在上，呈水平状态。但是，由于构造运动的影响，自然界的地层往往错综复杂，有的地层倾斜甚至层序颠倒，有的地层缺失。如何确定地层的时代和顺序呢？人们对地层中所含的化石进行了研究和利用。
地层中的化石，多数是古生物的遗体，如骨骼、贝壳等，少数是古生物活动的遗迹，如足印、虫穴、粪便等。生物是由低级到高级、由简单到复杂不断进化的。不同时代的地层一般含有不同的化石，而相同时代的地层里往往保存着相同或近似的化石。这样，我们可以根据岩层中保存下来的生物化石，确定地层的顺序和时代。如含三叶虫、大羽羊齿化石的，为古生代地层；含恐龙化石的，为中生代地层等。
地层由各种各样的物质组成。有砾石、砂等粗粒物质，有粉砂、粘土等较细物质，还有淤泥、化学沉积等细粒物质。地层中包含的化石，有的是陆地或淡水生物，有的是海洋生物。
根据岩层组成物质的性质和化石特征，可以推知岩石沉积时的环境特征。例如，在温暖广阔的浅海环境中，可以形成由珊瑚礁组成的石灰岩；在湿热的森林茂密地区，可以形成有丰富植物化石的含煤地层，等等。
如此看来，化石确实不同寻常，以化石为对象，研究地球历史时期的生物界及其发展的科学就是古生物学。作为地质科学的一个重要分支，古生物学已经取得了在科学界应有的地位，并获得了巨大的发展。