新疆辽阔深远，是中国化石产出最多的区域之一，在漫长的地质年代里，地球上曾经生活过无数的生物，这些生物死亡后的遗体或是生活时遗留下来的痕迹，生物遗体中的有机物质分解殆尽，坚硬的部分如外壳、骨骼、枝叶等与包围在周围的沉积物一起经过石化变成了石头，这些石化的生物遗体、遗迹就称为化石。在新疆捡金丝玉，观赏石是人们自驾游最休闲的生活方式，在戈壁上，经常会发现各种各样的化石。
地层中的化石，从其保存特点看，可大致分为四类：实体化石、模铸化石、遗迹化石和化学化石。
（植物的痕迹化石）
痕迹化石能提供有关该生物特点的相当多的情况。很多壳、骨、叶以及生物的其它部分，都能以阳模和阴模的形式保存下来。一些动物以痕、印、足迹、孔、穴的形式留下了它们曾经存在的证据。
蕨类植物化石
如果地质学家找到了珊瑚礁化石——珊瑚最初被埋藏的地方，就可以有理由地认为，这些含有珊瑚的岩石形成于温暖的相当浅的海中。这就使得勾画出史前时期海的位置及范围成为可能。珊瑚礁化石的存在还可指示出古代水体的深度、温度、底部条件和含盐度。
化石的一个更重要的用途是用来进行对比——确定若干岩层间彼此相互关系的密切的程度。通过对比或比较各岩层所含的特征化石，地质学家可以确定一个特定区域的某种地质建造的分布。有的化石在地质历史上生存的时间相当短，然而在地理分布上却相当广泛。这种化石被称为指示化石。由于这种化石通常只是和某一特定时代的岩石共生，所以在对比中特别有用。
特殊的化石：琥珀—古代植物分泌出的大量树脂，其粘性强、浓度大，昆虫或其他生物飞落其上就被沾粘。沾粘后，树脂继续外流，昆虫身体就可能被树脂完全包裹起来。在这种情况下，外界空气无法透入，整个生物未经什么明显变化保存下来，就是琥珀。
新疆发现3.7亿年前植物化石，揭远古树木生长秘密，地球上最早的森林出现在距今约3.9亿年-3.6亿年前的中泥盆世时期，它们的出现大幅度降低了地球大气中的二氧化碳浓度，随后，海洋中的四足类动物，如两栖动物，开始上岸，逐渐演化出陆生生物。大约一亿年后，恐龙出现在地球上。
新疆木化石资源丰富，种类繁多，主要产于侏罗、三叠、二叠纪地层。其中，以中晚侏罗纪陆相沉积地层为主。昌吉奇台、哈密伊吾、沙尔湖戈壁储量大，品质高，阿勒泰、克拉玛依等地也有零星发现。
（水冲硅化木，有较高的观赏价值和研究价值）
木化石中还有一些特殊的共生品种，如水晶、硅化木共生体；方解石、硅化木共生体；黄铁矿、硅化木共生体等，较为稀贵。
常见松柏、苏铁、银杏、真蕨、种子蕨等类，交代成份多样，包括玉髓化、硅化、铁化、钙化、泥化、碧玉化等，色彩丰富，特别是玉髓化木化石五彩斑斓，晶莹透亮，年轮清晰，如同玛瑙一般。
新疆准噶尔盆地的化石沟（五彩城）
生物硅化的概率是万分之一，水冲木化石更稀少到万分之一的万分之一，玉质化水冲硅化木，质地缜密，硅化如玉，敲之金声，视之玉洁，抚之冰清。坚而润，润而凝，凝而韧的品性。
新疆中生代以前的新疆海相地层中，一般可找到珊瑚化石，产量较大。主要分布于志留系和石炭系，常见四射珊瑚、床板珊瑚、日射珊瑚、链珊瑚、蜂巢珊瑚等。颜色以黑白色为主，也可见到橙红、橙黄色，块状端正完整，色调纯正，壁板构造清晰者均可收藏。
珊瑚类化石分布于鄯善迪坎尔、托克逊南戈壁、巴里坤苏海图等地，博尔塔拉蒙古自治州温泉县境内。珊瑚化石为腔肠动物门珊瑚虫外胚层分泌的钙外骨骼，也有为中胶层内的骨骼所形成的化石，多为块状集合体，地表风化后表面呈蜂窝状花纹，又称“蜂窝石”，种类繁多。
海百合化石分布于昌吉、阿勒泰等地，海百合化石，属棘皮动物。以其外形似百合花，故名。硬体分根、茎、冠三部分，冠部又分萼和腕，均由钙质骨板组成，萼常呈球形或杯形，为海百合主要鉴定部分。茎由许多茎板叠置而成，长短不一，外形有圆形、椭圆形、五边形等。
奇台“石钱滩”海相古生物化石出露点，散布有大量石炭纪的珊瑚类、腕足类、瓣鳃类、腹足类等几十种海洋动物化石，其中最多的是海百合，由于它的茎环酷似古钱币，因此该地被称为“石钱滩”。阿勒泰石炭纪地层也广布多种海洋动物化石，经风化剥蚀后，地表可见白色花菜状海百合冠萼，朴拙饱满，较珍贵。
新疆石钱滩，石钱滩藏在将军戈壁最僻静的地方，位于将军戈壁双井子东南5公里处，是一处具有3亿年地质演化史的古生物化石宝库。
新疆发现的恐龙化石主要发现于准噶尔盆地东、西部，侏罗及白垩地层，有苏式恐龙、准噶尔翼龙、加斯马口龙、单棘龙、克拉美丽龙、巧龙、天山龙、工部龙、鄯善龙、暴龙、耐梅盖吐龙、嘉峪龙和敏捷龙等。
奇台吉木萨尔恐龙沟，该区域挖掘出多具恐龙化石，产于中侏罗统湖滨相碎屑岩，其中一具苏式恐龙身高10米，体长达34米，是亚洲发现最大恐龙化石。准噶尔翼龙分布范围于克位玛依乌尔禾地区，准噶尔翼龙，属于侏罗至白垩纪具翼能飞翔的爬行动物之一。
恐龙蛋分布于乌尔禾等地区，恐龙蛋化石有卵圆形、长椭圆形等多种形状，常整窝保存，表面粗糙，大小悬殊，小者似鸭蛋，大者直径超过30厘米。
恐龙足迹化石分布于吐鲁番鄯善县，约2008年发现，在地表近3米高的泥质陡崖上紧密排列着许多恐龙足迹，三指状，每个大约50厘米，有一定的方向性，是研究当地古地理环境的有力佐证。
哺乳类在吐鲁番采集到天山副巨犀、恐角兽、天山兽、古脊齿兽等哺乳动物化石。在新疆其他地区有许多水龙兽、豕齿兽、东方柱兽、冠齿兽、古菱齿象、剑齿象、大唇犀、大角雷兽、恐角兽等化石。
古两栖类动物化石两栖爬行类动物－肩鳍类化石。在准噶尔盆地五彩湾附近的红色泥岩中，也发现了2.5亿年前的两栖纲圆鳞科化石新种。
古爬行类动物化石分布于克拉玛依乌尔禾，在克拉玛依乌尔禾等地，采集到许多爬行纲动物化石，其中大多数是恐龙、龟鳖目和鳄目化石。
腕足类动物化——天山觉罗塔格、博格达山中上石炭统，浅海相陆源碎屑岩含丰富的腕足类化石，北山地区下二叠统钙质砂岩、生物灰岩中含有北极型冷水腕足动物群化石。
乌什、托克逊、巴里坤等地，属腕足类动物化石，贝体大，轮廓横长，铰合线为壳的最宽部分。
叠层石分布于吐鲁番、哈密、若羌等地，叠层石是元古代繁盛的一种藻类植物化石，常在灰岩、白云岩中形成同心状叠层构造。
新疆叠层石分布区域较广，常见类似灰黑色石面上密集排布白色，层层相叠的椭圆形、长条形叠层体图案，有的具有简单连续的假分叉，叠层体宽度约１－３厘米，长几厘米至几十厘米不等。东疆地区的所产的含叠层石灰岩常形成风凌石，表面光滑，纹饰雅致，体量大小不一，具有一定的观赏价值。
三叶虫分布于伊犁科古琴山、柯坪等地，三叶虫属节肢动物门有鳃亚门中的一种带硬壳动物，整个身体分为头、胸、尾三部，背甲被两条背沟纵向分为一个轴叶和两个肋叶，故名三叶虫。个体长几毫米至70厘米，种数繁多，各具特色，为常见的观赏化石。
新疆伊犁科古琴山地区寒武系地层，科古琴山、柯坪地区奥陶系地层均富含三叶虫化石，并常与与珊瑚、海百合、腕足类、头足类等海洋动物化石共生。
新疆金丝玉公盘中心