Većina fosila sastoji se od minerala, poput kalcita, silika ili pirita. Ovi minerali s vremenom zamjenjuju originalni organski materijal organizma. To se može dogoditi kada je organizam zakopan u sedimentu i izložen podzemnim vodama bogatim otopljenim mineralima. Minerali polako infiltriraju u tkiva organizma i na kraju ih zamjenjuju. U drugim slučajevima, organizam može biti izložen vrućem vulkanskom pepelu ili lavi, koji može brzo ispariti organski materijal i ostaviti iza sebe mineral. To se može dogoditi bilo u vrijeme vulkanske erupcije ili kao dio drugih procesa formiranja stijena. Uz to, neki se fosili sačuvaju u jantarnoj (fosiliziranoj biljnoj smoli), dok se drugi mogu sačuvati u jama od katrana ili u tresetnim močvarama.