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化石是保存在地层中的远古时期生物留下的遗体或遗迹，常见的有动物骸骨和贝壳等的化石。化石的英语单词为fossil，来源于拉丁语fossilis，意为“挖掘”或“由土里挖出的东西”，而按照中文字面可以理解为“变为石头的生物”。
山东诸城恐龙博物馆原地保存的恐龙化石Ⓞ
色诺芬尼的雕像Ⓨ
虽然在日常生活中，化石并非常见之物，但在博物馆、学校以及书籍、电视和电影中，却可以经常见到它们的身影或有关它们的描述。如今我们对于化石的认识已经相当深刻，这得益于一代代科学家的努力研究和探索。纵观历史，化石对人类认识地球发展历史有着重要的影响和深远的意义。
在古代，人类在采矿、掘煤、冶炼金属等生产活动中会接触到各种各样的化石，但由于认知水平有限，对关于化石的很多自然现象一直感到十分困惑。其中我们较熟悉的一个例子就是，人们一直不知道为何生活在海洋中的鱼类和贝壳类的化石，竟然会出现在高山之巅。
古希腊哲学家、诗人色诺芬尼是已知最早对化石进行描述的人，并且他还准确地推测出化石是古生物在经历了漫长的地质演变之后留下来的生物遗迹。他在意大利西西里岛的采石场发现了鱼的化石，又在地中海中部的马耳他岛发现了海生软体动物的化石。根据这些发现，他提出“山脉曾经位于大海中，地球在历史上曾多次交替性地出现世界性大洪水和干涸环境”。当时能有这样的认识是一件十分了不起的事，要知道生活年代比色诺芬尼晚的大哲学家亚里士多德竟然还认为鱼化石是古代的鱼游入岩石裂缝中被卡住后变成的。
现今人们对色诺芬尼的了解不多，仅有的资料显示，他大约于公元前565年出生在科洛封（即今土耳其伊兹密尔），约公元前473年去世。他的一生是漂泊的一生，差不多有70年在过着流浪的生活。
色诺芬尼的观点在中世纪的欧洲被认为是离经叛道的。那时基督教在思想界占统治地位，根据《圣经》的记载，从上帝创造世界到当时，只有区区数千年，不足以为地质演变提供足够长的时间。而且，由于许多化石与现实中的生物都大不一样，因此，中世纪时期的人们普遍认为化石与生物体没有任何关系。
色诺芬尼之后，对正确认识化石起到巨大推动作用的是欧洲文艺复兴时期的意大利著名艺术家达·芬奇。达·芬奇注意到亚平宁山脉中的贝壳化石与现生软体动物非常相似，因此提出它们应该是古代海生生物的遗骸。由于这些化石发现于山上，他断定地球的表面是在一直运动的。他对化石和地壳运动作出了最早的科学的解释。
满地的腕足动物化石见证了沧海桑田的变迁Ⓞ
我国辽西地区的狼鳍鱼化石Ⓞ
欧洲之外，我国古籍中也有很多关于化石的记载。如春秋时代的计然和三国时代的吴普，都曾提到山西省产“龙骨”，其为古代脊椎动物的骨骼和牙齿化石；《山海经》中也有“石鱼”（即鱼化石）的记述；南北朝时期的名医陶弘景，有对琥珀中古昆虫的记述。而对化石认识最深的应数颜真卿和沈括了。
颜真卿是唐朝著名的政治家和书法家。唐代宗大历六年（公元771年），颜真卿任抚州（今江西省）刺史，有一次，他在南城县麻姑山的一座古坛附近，看到一些螺蚌壳化石夹在地层中。后来他在《麻姑山仙坛记》一文中这样写道，“东北有石崇观，高石中犹有螺蚌壳，或以为桑田所变”，意即这些螺蚌壳原本是水中的动物，经过沧海桑田的变迁才出现在高山岩石之中。在1000多年前能发现这一现象，并从地质学意义上对化石的成因作出大胆猜想，可真不是件易事。
北宋著名科学家、政治家沈括，在他的《梦溪笔谈》中对化石也有多处记载。他明确指出，化石是古代动物和植物的遗迹，并且根据化石可以推断其所属生物生存时期的自然环境。
宋代的杜绾对化石的认识也达到了相当高的水平，他在《云林石谱》中不仅记载了硅化木、鱼化石和石燕（一种腕足动物）化石，而且阐明了鱼化石的成因，并亲自通过实验澄清了当时人们对于传说中石燕会飞的错误认识。这些观点在人类对化石的认知历史上占有重要的地位。