恐龙化石的发现是研究恐龙最关键的一步，化石大多保存在沉积岩中，并且化石的出露也有一定的规律，所以在寻找化石时，需要先对各种沉积岩以及它们的地质年代有所了解，新技术的采用在发现恐龙化石方面也可以助一臂之力。
恐龙化石的保存
许多化石都保存在沉积岩中，除此之外，冷却的熔岩表面的化石足迹也有可能保存下来，而永远冻结的地面，例如西伯利亚的永冻土，也可以很好地保存化石。
沉积岩
沉积岩是一种由沉积在河、海、盆地或陆地上的沉积物质经固结而形成的岩石，按其成因和物质成分可分为砾岩、砂岩、泥岩等。因为组成沉积岩的砂土微粒十分细腻，可以很好地保存化石，所以在沉积岩中常常能找到各种生物化石。许多沉积岩中也包含了圆形的团块，称为结核，结核是化学变化所生成，形成原因是因为有化石的存在。
化石的出露
水、风或人类的活动都会导致蕴藏化石的岩石出露，侵蚀中的悬崖和河岸以及海岸都是寻找化石的好地点，因人类活动而使化石露出的地点，通常包括采石场、路边和营建工地。
发现恐龙化石的工具
寻找有可能蕴藏化石的埋藏地点时经常会用到地质图，地质图可以显示露出地表的不同类型或不同单元的岩石类型。航空摄影和卫星影像也可以配合地质图一起使用，以便确定出露岩石的精确位置。