Το παλαιότερο γνωστό απολίθωμα είναι ένας στρωματόλιθος (που σημαίνει «βράχος στρώματος» στα ελληνικά) που χρονολογείται πριν από 2.74 δισεκατομμύρια χρόνια. Ο στρωματόλιθος είναι μια πολυεπίπεδη συσσωρευτική δομή που δημιουργείται όταν τα βακτήρια, ειδικά τα φωτοσυνθετικά κυανοβακτήρια, παγιδεύουν στρώματα ιζήματος μεταξύ των βιοφίλμ που δημιουργούν.
Οι στρωμαλίτες διατίθενται σε ποικιλία διαφορετικών σχημάτων και μεγεθών, συμπεριλαμβανομένων των κώνων, των στηλών και των τύπων διακλάδωσης. Για πολύ καιρό, πιστευόταν ότι οι στρωματόλιθοι δεν υπήρχαν στο παρόν (πάρα πολλοί οργανισμοί βόσκουν), μέχρι που ανακαλύφθηκαν σε απομονωμένα, εξαιρετικά αλμυρά οικοσυστήματα όπως το Shark Bay και η λίμνη Thetis στην Αυστραλία και το Cuatro Cienegas στο Μεξικό. Όπως τα πεταλοειδή καβούρια, λόγω της ηλικίας τους, οι στρωματόλιθοι θεωρούνται «ζωντανά απολιθώματα».
Το παλαιότερο γνωστό απολίθωμα στρωματολίθων είναι σχεδόν πέντε φορές παλαιότερο από το αρχαιότερο απολίθωμα πολυκύτταρου οργανισμού, το οποίο χρονολογείται πριν από περίπου 600 εκατομμύρια χρόνια. Υπάρχουν μερικοί ακόμη παλαιότεροι σχηματισμοί που μοιάζουν με στρωματίτη που χρονολογούνται ακόμη πιο πίσω από 2.74 δισεκατομμύρια χρόνια, επίσης υποψήφιοι για το αρχαιότερο απολίθωμα, αλλά κανένας δεν επιβεβαιώνεται από την επιστημονική κοινότητα.
Οι στρωματόλιθοι είναι σημάδια των οργανισμών που μπορεί να έπαιξαν σημαντικό ρόλο στην αλλαγή της Γης από οποιονδήποτε άλλο οργανισμό: τα κυανοβακτήρια. Αυτά τα φωτοσυνθετικά βακτήρια μετέτρεψαν το διοξείδιο του άνθρακα σε οξυγόνο σε μαζική κλίμακα, αλλάζοντας τη σύνθεση της ατμόσφαιρας και προκαλώντας τη λεγόμενη «Οξυγόνο Καταστροφή» που θα είχε σκοτώσει πολλούς από τους άλλους ζωντανούς οργανισμούς εκείνη την εποχή, για τους οποίους το οξυγόνο ήταν δηλητηριώδες.
Υπάρχουν μη βιολογικές δομές που μοιάζουν με στρωματόλιθο που μπορεί να συγχέονται με το παλαιότερο γνωστό απολίθωμα, αλλά δεν σημαίνουν τίποτα περισσότερο από την κατακρήμνιση μικροσκοπικών κρυστάλλων. Αυτά δεν έχουν παρατηρηθεί σήμερα, αλλά πιστεύεται ότι οι συνθήκες στους ωκεανούς του παρελθόντος μπορεί να ήταν ώριμες για τη δημιουργία τους.
Τα αρχαιότερα γνωστά απολιθώματα ζώων δεν εμφανίζονται παρά τη Μέση περίοδο του Εδιακάρου, περίπου 600 εκατομμύρια χρόνια πριν. Αυτά περιλαμβάνουν μια ποικιλία από απλά σφουγγάρια, cnidarians (όπως τα σύγχρονα hydras) και ακόμη και απλά biterians (οργανισμούς με αμφίπλευρη συμμετρία) που μοιάζουν με μικροσκοπικά μπαλόνια. Αυτά τα ζώα εμφανίστηκαν λίγο μετά τη μεγαλύτερη Εποχή των Παγετώνων στην ιστορία του πλανήτη, η οποία προκάλεσε τη δημιουργία παγετώνων στο επίπεδο της θάλασσας στον ισημερινό.