Die fossilen Funde dokumentieren nur einen kleinen Bruchteil aller Organismen, die jemals die Erde bewohnt haben. Die Versteinerung ist ein seltener Prozess, und die meisten Organismen werden nie zu Fossilien. Darüber hinaus zeigt der Fossilenbestand nur Fossilien, die entdeckt wurden. Dennoch dominieren Sedimentgesteinsfossilien von langlebigen, reichlich vorhandenen, harten Organismen die fossilen Funde. Diese Fossilien enthalten wertvolle Informationen, wie die physische Form, das Verhalten und das Alter eines Organismus. Die Untersuchung der fossilen Funde hilft Wissenschaftlern, Fossilien in geologische (z.B. Paläozoikum; vor 250-570 Millionen Jahren) und evolutionäre (z. B. die ersten Vierfüßler Organismen) Kontexten zu platzieren.
Die Entwicklung der Wale zum Beispiel ist eines der am besten untersuchten Beispiele für evolutionäre Veränderungen der fossilen Aufzeichnungen. Moderne Wale entwickelten sich von einem terrestrischen, vierfüßigen Vorfahren, der vom Land zurück in das Wasser überging. Die Vorderbeine der Urwale entwickelten sich später zu Flossen, um bei dem Schwimmen zu helfen, während ihre Hinterbeine sich zurückbildeten. In den fossilen Aufzeichnungen fand man Hinweise, dass Wale terrestrische (z. B. Indohyus), semi-aquatische (z. B. Ambulocetus)) und aquatische (z. B. Dorudon) Vorfahren während des frühen Känozoikum – vor fast 50 Millionen Jahren lebten. Sowohl moderne als auch ausgestorbene Organismen können das Verständnis der Wissenschaftler für das Leben auf der Erde vermitteln.
Neben der Darstellung evolutionärer Veränderungen von Organismen erfassen die fossile Aufzeichnungen auch Veränderungen in der Artenvielfalt. Fossilien während des Paläozoikums zeigten die allmähliche Entstehung der Tiere (z. B. meeresbewohnende Gliederfüßer wie Trilobiten), Pflanzen (z. B. Gilboa-Bäume) und Pilzen (z. B. Prototaxiten) auf. Fossile Beweise spiegeln auch das Massensterben von Arten im Laufe der Evolution wider. Wissenschaftler bestimmten fünf große Ereignisse des Aussterbens, bei denen mehr als 75 % der frühen Arten verschwanden. Zum Beispiel hat ein Massenaussterben im späten Paläozoikums die vorher genannten Organismen ausgelöscht.
Fossilien ermöglichen Wissenschaftlern das Leben auf der Erde zu rekonstruieren. Zum Beispiel führen Extinktionsereignisse zu verschiedenen Arten mit einem gemeinsamen Vorfahren. Nach dem Massensterben des späten Paläozoikums belegen fossile Beweise, dass das Zeitalter der Dinosaurier begann und fast 180 Millionen Jahre lang andauerte (d.h. Mesozoikum; vor 65-250 Millionen Jahren). Ein weiteres Massenaussterben ereignete sich in dem späten Mesozoikum und an diesem Punkt begann das Zeitalter der Säugetiere, welches bis heute andauert (d.h. Känozoikum; vor 65 Millionen Jahren-heute). So bestimmen die fossilen Funde die Ursprünge der Arten und dienen als wesentliches Werkzeug für das Verständnis der Evolution.
