Υπάρχουν εκατοντάδες ή ακόμα και χιλιάδες εξαιρετικά σημαντικά ευρήματα απολιθωμάτων, αλλά μερικά ξεχωρίζουν καθώς αλλάζουν για πάντα τον τρόπο με τον οποίο βλέπουμε μια μεγάλη ταξινομική τάξη ζώων ή μια εποχή της παλεντολογικής ιστορίας.
Τα απολιθωμένα ευρήματα που ξεχωρίζουν περισσότερο είναι 1) η ανακάλυψη ενός μοσασαύρου (υδάτινου ερπετού) από τον Georges Cuvier το 1808, που εγκαινίασε την παλαιοντολογική «Εποχή των Ερπετών», 2) οι ανακαλύψεις γιγάντιων αρμαδίλλων και γιγάντων τεμπελιών από τον Δαρβίνο στο Δεκαετία 1850, που τον βοήθησε να διατυπώσει την προέλευση των ειδών του, 3) η ανακάλυψη του δεινοσαύρου-πτηνού Archeopteryx το 1861, που παρείχε κρίσιμη υποστήριξη για αυτή τη θεωρία, 4) την αναγέννηση του κυνηγιού απολιθωμάτων στον σχιστόλιθο Burgess, ηλικίας Κάμβριας, τη δεκαετία του 1970 και τη δεκαετία του 1980, που αποκάλυψε τους προδρόμους των πιο σύγχρονων ζωικών φυλών, και 5) τη συνειδητοποίηση της σημασίας της Συνέλευσης Λανθασμένων Σημείων ηλικίας Ediacaran στη Νέα Γη, η οποία αποκάλυψε καλά διατηρημένα απολιθώματα μερικών από τα πρώτα γνωστά πολυκύτταρα ζώα.
Αν και ευρήματα απολιθωμάτων έχουν συμβεί από την αρχαιότητα, μόνο μετά την προσεκτική εργασία του Georges Cuvier στη δεκαετία του 1790 οι επιστήμονες αποδέχθηκαν ότι τα απολιθώματα αντιπροσώπευαν αρχαία ζώα, πολλά από τα οποία έχουν εξαφανιστεί τώρα. Ο κόσμος δυσκολευόταν να δεχτεί την εξαφάνιση, για φιλοσοφικούς και θεολογικούς λόγους, μέχρι εκείνο το σημείο. Οι αρχές του 19ου αιώνα ήταν μια αναγέννηση των ευρημάτων απολιθωμάτων, με όλες τις μεγάλες ομάδες δεινοσαύρων και πολλά απολιθωμένα ψάρια, ασπόνδυλα και φυτά που βρέθηκαν κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου. Ο Adolph Brongniart ανέσκαψε σημαντικά απολιθώματα φυτών και χώρισε την ιστορία της φυτικής ζωής σε τέσσερις εποχές: με βάση τα σπόρια (λειχήνες, βρύα, φτέρες κ.λπ.), κωνοφόρα, κυκάδια και τη σύγχρονη εποχή των ανθοφόρων φυτών.
Τα πιο σημαντικά ιστορικά ευρήματα απολιθωμάτων στους πρόσφατους χρόνους είναι αυτά που αφορούν την αυγή της ιστορίας των ζώων — από 520 εκατομμύρια χρόνια πριν και παλαιότερα, μέχρι πριν από περίπου 600 εκατομμύρια χρόνια, όταν εμφανίστηκαν για πρώτη φορά πολυκύτταροι οργανισμοί. Τα πιο συναρπαστικά ευρήματα έχουν προκύψει από το Burgess Shale, στον δυτικό Καναδά, και το Mistaken Point, στον ανατολικό Καναδά. Ο σχιστόλιθος Burgess αποκαλύπτει έναν καλοδιατηρημένο πρώιμο κόσμο ανθρωποποδιών, μαλακίων, σφουγγαριών και ανελιδών, ενώ το Mistaken Point αντιπροσωπεύει μια ακόμη παλαιότερη εποχή, όπου σχεδόν όλα τα ζώα ήταν σταθεροί τροφοδότες φίλτρου και σε σχήμα σακούλας και σύμβιοι με φύκια αγκυροβολημένα στη θάλασσα. πάτωμα. Αυτοί ήταν πιθανώς cnidarians, όπως τα σύγχρονα θαλάσσια στυλό, ή ακόμα πιο πρωτόγονα παραφυάδες του ζωικού βασιλείου.