植物化石的分类主要依据其保存特点，大致分为四类：实体化石、模铸化石、遗迹化石和化学化石。
1. 实体化石是指古生物遗体在特定条件下，几乎全部或部分保存，如猛犸象化石，其完整骨骼和内部结构在冰期冻土层中保存了25000年。植物化石，例如叶子印痕，保存了生物体的主要特征。
2. 模铸化石包括印痕、外模、内模和核。印痕是生物遗体在地层留下的印迹，反映生物体外形；外模是坚硬部分如贝壳的外壳印痕，内模则反映了内部构造。核分为内核和外核，前者是壳内填充物，后者在壳溶解后形成，保留了原壳形状。铸型则是在壳溶解后由另一种物质填充形成的，保留了壳的外形但不反映内部结构。
3. 遗迹化石是古生物生活活动的痕迹，如足迹、爬痕、掘穴等，以及动物排泄物或卵化石。中国白垩纪恐龙蛋化石是典型的遗迹化石。
4. 化学化石是古代生物有机成分分解后留下的痕迹，如氨基酸和脂肪酸。通过古生物化学研究，科学家可以鉴定这些分子并了解过去生物的存在。
5. 特殊的化石如琥珀，是古代植物树脂包裹昆虫后形成的，能完整保存生物形态，成为珍贵的化石记录。
植物化石是指存留在岩石中的动物或植物遗骸。通常如肌肉或表皮等柔软部分在保存前就已腐蚀殆尽，而只留下抵抗性较大的部分，如骨头或外壳。它们接着就被周遭沈积物的矿物质所渗入取代。许多化石也被覆盖其上的岩石重量压平。