Cea mai veche fosilă cunoscută este un stromatolit (însemnând „rocă de saltea” în greacă) care datează de acum 2.74 miliarde de ani. Un stromatolit este o structură acreționară stratificată creată atunci când bacteriile, în special cianobacteriile fotosintetice, captează straturi de sedimente între biofilmele pe care le creează.
Stromaliții vin într-o varietate de forme și dimensiuni diferite, inclusiv conuri, coloane și tipuri de ramificații. Multă vreme s-a crezut că stromatoliții nu au existat în prezent (prea multe organisme de pășunat), până când au fost descoperite în ecosisteme izolate, foarte saline, precum Shark Bay și Lacul Thetis din Australia și Cuatro Cienegas din Mexic. Ca și crabii potcoave, din cauza vârstei lor, stromatoliții sunt considerați „fosile vii”.
Cea mai veche fosilă cunoscută de stromatoliți este de aproape cinci ori mai veche decât cea mai veche fosilă a unui organism multicelular, care datează de acum aproximativ 600 de milioane de ani. Există unele formațiuni și mai vechi, asemănătoare stromalitului, care datează și mai mult de 2.74 miliarde de ani, candidate și pentru cea mai veche fosilă, dar niciuna nu este confirmată de comunitatea științifică.
Stromatoliții sunt semne ale organismelor care ar fi putut avea un rol în schimbarea Pământului mai semnificativ decât orice alt organism: cianobacteriile. Aceste bacterii fotosintetice au transformat dioxidul de carbon în oxigen la scară masivă, schimbând compoziția atmosferei și provocând așa-numita „catastrofă a oxigenului” care ar fi ucis multe dintre celelalte organisme în viață la acea vreme, pentru care oxigenul era otrăvitor.
Există structuri non-biologice asemănătoare stromatolitului, care pot fi confundate cu cea mai veche fosilă cunoscută, dar nu înseamnă nimic mai mult decât precipitarea unor cristale minuscule. Acestea nu au fost observate astăzi, dar se crede că condițiile din oceanele trecutului ar fi fost coapte pentru crearea lor.
Cele mai vechi fosile de animale cunoscute nu apar decât în perioada Ediacaranului mijlociu, acum aproximativ 600 de milioane de ani. Acestea includ o varietate de bureți simpli, cnidarieni (cum ar fi hidrele moderne) și chiar bilaterianele simple (organisme cu simetrie bilaterală) care seamănă cu baloane mici. Aceste animale au apărut la scurt timp după cea mai mare eră glaciară din istoria planetei, care a făcut ca ghețarii să se formeze la nivelul mării pe ecuator.