Ir simtiem vai pat tūkstošiem ļoti svarīgu fosiliju atradumu, taču daži izceļas kā uz visiem laikiem mainot veidu, kā mēs skatāmies uz lielu dzīvnieku taksonu vai paletoloģiskās vēstures laikmetu.
Fosilie atradumi, kas īpaši izceļas, ir 1) mozaura (ūdens rāpuļa) atklājums, ko veica Džordžs Kuvjē 1808. gadā, kas aizsāka paleontoloģisko “rāpuļu laikmetu”, 2) milzu bruņnešu un milzu sliņķu atklājumi, ko Darvins atklāja. 1850. gadi, kas viņam palīdzēja formulēt savu sugu izcelsmi, 3) dinozauru-putnu arheopteriksa atklāšana 1861. gadā, kas sniedza būtisku atbalstu šai teorijai, 4) fosiliju medību renesanse Kembrija vecuma Bērdžesas slāneklī 1970. un 1980. gados, kas atklāja vairuma mūsdienu dzīvnieku filas priekštečus, un 5) Ediacaran-vecuma Kļūdaino punktu asamblejas nozīmīguma apzināšanās Ņūfaundlendā, kas atklāja dažu agrāko zināmo daudzšūnu dzīvnieku labi saglabājušās fosilijas.
Lai gan fosiliju atradumi ir bijuši kopš senatnes, tikai pēc Džordža Kuvjē rūpīgā darba 1790. gados zinātnieki saprata, ka fosilijas attēlo senos dzīvniekus, no kuriem daudzi tagad ir izmiruši. Pasaulei līdz tam laikam bija grūti pieņemt izzušanu filozofisku un teoloģisku iemeslu dēļ. 19. gadsimta sākums bija fosilo atradumu renesanse, un šajā laikā tika atrastas visas galvenās dinozauru grupas un daudzas fosilās zivis, bezmugurkaulnieki un augi. Ādolfs Bronjarts izraka svarīgas augu fosilijas un sadalīja augu dzīves vēsturi četros laikmetos: uz sporu bāzes (ķērpji, sūnas, papardes utt.), skujkoki, cikādes un mūsdienu ziedaugu laikmets.
Nozīmīgākie vēsturiskie fosilie atradumi pēdējā laikā ir saistīti ar dzīvnieku vēstures rītausmu — no 520 miljoniem gadu un senāk, līdz aptuveni 600 miljoniem gadu, kad pirmo reizi parādījās daudzšūnu organismi. Interesantākie atradumi ir atklāti Burgess Shale Kanādas rietumos un Mistaken Point Kanādas austrumos. Burgess Shale atklāj labi saglabājušos antropožu, mīkstmiešu, sūkļu un anelīdu pasauli, savukārt Kļūdainais punkts ir vēl agrāks laikmets, kurā gandrīz visi dzīvnieki bija stacionāri plaukstas un maisa formas filtru barotāji un aļģu simbionti, kas noenkuroti jūrā. stāvs. Tie, iespējams, bija cnidarians, piemēram, mūsdienu jūras aizgaldi vai pat primitīvāki dzīvnieku valsts atvases.