恐龍的骨骼和牙齒等堅硬部分是由礦物質構成的。礦物質在地下往往會分解和重新結晶，變得更為堅硬，這一過程被稱為“石化過程”。隨着上面沉積物的不斷增厚，遺體越埋越深，最終變成了化石。許多化石都保存在沉積巖中，除此之外，冷卻的溶巖表面的化石足跡也有可能保存下來。
水、風或人類的活動都會導致藴藏化石的巖石出露。侵蝕中的懸崖和河岸都是尋找化石的好地點。因人類活動而使化石露出的地點，通常包括採石場、路邊和營建工地。
在發現恐龍化石的埋藏地點後，考古人員就要把化石挖掘出來。起初那些零星的小化石可能只需要一個人花上幾分鐘的時間，但如果是要將大塊化石從堅硬的巖石中起出，就需要大批人員費時數星期或數月，侵蝕中的懸崖和河岸都是尋找化石的好地點動用各種機械工具才能完成。
恐龍化石的發現是研究恐龍最關鍵的一步。所以在尋找化石時，需要先對各種沉積巖以及它們的地質年代有所瞭解。可以讓人們瞭解恐龍的生活方式、食物、成長和行動方式等，並且得知恐龍的進化譜系。
