能說明生物演化的現象並不少，其中最直接的物證是埋藏在地層中的化石。常見的化石是過去時期生物的堅硬部分，如骨骼、牙齒，細胞壁等所形成。另外，也有其他種類的化石，如空模（圖9-4）、足跡和琥珀中的生物遺跡等。生物學家經由化石出土時，它在地層中所處的岩層位置，可瞭解該化石所代表生物體的生存年代；經比較一系列相關化石的形態差異，可明瞭相關物種的演化過程；或透過形態、生理的相關性，可推測當時的生活概況等。