يوثق السجل الأحفوري جزءاً صغيراً فقط من جميع الكائنات الحية التي سكنت الأرض على الإطلاق. التحجر عملية نادرة ، ومعظم الكائنات الحية لا تتحول أبداً إلى أحافير. علاوة على ذلك ، فإن سجل الحفريات لا يعرض سوى الحفريات التي تم اكتشافها. ومع ذلك ، فإن الأحافير الصخرية الرسوبية لكائنات حية طويلة العمر وفيرة وذات أجسام صلبة تهيمن على السجل الأحفوري. تقدم هذه الحفريات معلومات قيمة ، مثل الشكل الجسدي للكائن الحي وسلوكه وعمره. تساعد دراسة سجل الحفريات العلماء على وضع الحفريات في السياقات الجيولوجية (على سبيل المثال ، عصر الباليوزويك ؛ ٢٥٠-٥٧٠ مليون سنة سابقة) والتطوري (على سبيل المثال ، أول كائن رباعي الأرجل).

يعد تطور الحيتان ، على سبيل المثال ، أحد أكثر الأمثلة المدروسة جيداً للتغير التطوري في السجل الأحفوري. انحدرت الحيتان الحديثة من سلف أرضي رباعي الأرجل انتقل من الأرض إلى الماء. أسلاف الحيتان ، تطورت الأطراف الأمامية لاحقاً إلى زعانف للمساعدة في السباحة ، بينما اختفت أطرافها الخلفية. يكشف سجل الحفريات عن الحيتان ، أسلاف أرضية (على سبيل المثال ، Indohyus) ، وشبه مائية (على سبيل المثال ، Ambulocetus) ، وأسلاف مائية (على سبيل المثال ، Dorudon) طوال حقبة الدهر الحديث المبكرة _ منذ ما يقرب من ٥٠ مليون سنة. يمكن لكل من الكائنات الحية الحديثة والمنقرضة إعلام العلماء ، فهم الحياة على الأرض.

بالإضافة إلى إظهار التغيرات التطورية في الكائنات الحية نفسها ، فإن سجل الحفريات يلتقط التغييرات في التنوع البيولوجي أيضاً. تسجل الحفريات في جميع أنحاء حقبة الباليوزويك الظهور التدريجي للحيوانات (على سبيل المثال ، المفصليات البحرية مثل ثلاثية الفصوص) ، والنباتات (مثل أشجار الجلبوع) ، والفطريات (على سبيل المثال ، بروتوتاكسيتس). تعكس الأدلة الأحفورية أيضاً الانقراضات الجماعية للأنواع عبر الزمن التطوري. يتعرف العلماء على خمسة أحداث انقراض رئيسية اختفت فيها أكثر من ٧٥٪ من الأنواع المبكرة. على سبيل المثال ، أدى حدث انقراض جماعي في أواخر عصر الباليوزويك إلى القضاء على الكائنات الحية المذكورة سابقاً.

تُمكِّن الحفريات العلماء من إعادة بناء حسابات الحياة على الأرض. على سبيل المثال ، تميل أحداث الانقراض إلى إحداث إشعاع لأنواع متنوعة لها سلف مشترك. بعد الانقراض الجماعي لعصر الباليوزويك المتأخر ، تدعم الأدلة الأحفورية أن عصر الديناصورات بدأ واستمر لما يقرب من ١٨٠ مليون سنة (أي عصر الدهر الوسيط ؛ ٦٥-٢٥٠ مليون سنة مضت). حدث انقراض جماعي آخر حدث في أواخر حقبة الدهر الوسيط ، وفي ذلك الوقت بدأ عمر الثدييات واستمر حتى يومنا هذا (أي عصر حقب الحياة الحديثة ؛ منذ ٦٥ مليون سنة حتى الوقت الحاضر). وبالتالي ، فإن سجل الحفريات يدعم أصول الأنواع ويعمل كأداة أساسية لفهم التطور.