化石是指由于自然作用保存在地层中的地史时期的各类生物的遗体、遗迹、遗物等。现代生物的生长、繁殖与环境和气候条件关系密切，古代生物也是同样。因此，化石就成为沉积岩层中指示当时环境特征的可靠依据了。
珊瑚礁化石
比如，在石灰岩地层中发现珊瑚化石，就知道当时这里是海域环境；如果珊瑚、藻类丛生，还有软体动物、腕足动物及其他底栖生物化石，就可以断定这是古代海洋中的生物礁环境，并推测当时当地是处于热带或亚热带的浅水海洋环境中。如果发现大量树木化石，则可以认为当时这里是森林；如果植物化石中棕榈、樟树等较为集中，说明当时是热带、亚热带地区；如果有大量的冷杉、云杉等则说明当时这里是北温带或寒带区域。
如此类推，从地层中发现不同种类、特征的化石就可以大致推断当时当地的地理、气候和环境等。除此以外，从不同时期的岩石中所存在的化石种类，还显示出生物的演化是遵循着从低级到高级、从原始到复杂的规律，而且其进化过程又显示出阶段性。