Paleontologové našli a studoval fosilní pozůstatky mnoha tisíc organismů, které žily v minulosti. Tento fosilní záznam ukazuje, že mnoho druhů vyhynulých organismů bylo velmi odlišné ve formě od všech nyní žijících. To také ukazuje, dědictví organismů v čase (viz faunal nástupnictví, zákon; geochronology: Určení vztahů zkamenělin s rock strata), projevující se jejich přechod z jedné formy na jinou.,
když organismus zemře, je obvykle zničen jinými formami života a povětrnostními procesy. Ve vzácných případech jsou některé části těla—zejména tvrdé, jako jsou skořápky, zuby nebo kosti—zachovány tím, že jsou pohřbeny v bahně nebo chráněny jiným způsobem před predátory a počasím. Nakonec se mohou stát zkamenělými a zachovanými donekonečna se skalami, ve kterých jsou zakotveny., Metody, jako je radiometrické datování—měření množství přírodních radioaktivních atomů, které zůstávají v určitých minerálů pro stanovení uplynulé od doby, kdy byly zřízeny—aby bylo možné odhadnout, že doba, kdy se skály a zkameněliny s nimi spojené, byly tvořeny.
radiometrické datování naznačuje, že Země vznikla asi před 4, 5 miliardami let. Nejstarší zkameněliny se podobají mikroorganismy, jako jsou bakterie a sinice (modrozelené řasy); nejstarší z těchto fosilií objeví ve skalách 3,5 miliardy let (viz Precambrian čas)., Nejstarší známé zvířecí fosílie, o 700 milionů let, pocházejí z tzv. Ediakarských živočichů, malý červovitý tvorů s měkkými těly. Četné fosílie patřící k mnoha živým fylám a vystavující mineralizované kostry se objevují ve skalách starých asi 540 milionů let. Tyto organismy se liší od organismů žijících nyní a od těch, kteří žijí v mezičasech. Některé jsou tak radikálně odlišné, že paleontologové vytvořili novou phylu, aby je klasifikovali. (Viz Cambrian Období.,) První obratlovci, zvířata s páteří, se objevili asi před 400 miliony let; první savci, před méně než 200 miliony let. Historie života zaznamenaná fosiliemi představuje přesvědčivý důkaz evoluce.
fosilní záznam je neúplný. Z malého podílu organismů zachovaných jako fosílie byla paleontologové získána a studována pouze nepatrná frakce. V některých případech byla posloupnost forem v průběhu času podrobně rekonstruována. Jedním příkladem je vývoj koně., Koně lze vysledovat na zvíře velikosti psa s několika prsty na každé noze a zuby vhodné pro prohlížení; toto zvíře, zvané úsvit koně (rod Hyracotherium), žil více než 50 miliony lety. Nejnovější forma, moderní kůň (Equus), je mnohem větší, je jednodílný a má zuby vhodné pro pastvu. Přechodné formy jsou dobře zachovalé jako zkameněliny, stejně jako mnoho jiných druhů vymřelých koní, které se vyvinuly v různých směrech a nezanechal žádné žijící potomky.,
paleontologové rekonstruovali příklady radikálních evolučních přechodů ve formě a funkci. Například dolní čelist plazů obsahuje několik kostí, ale u savců pouze jednu. Ostatní kosti v čelisti plazů se nepochybně vyvinuly do kostí, které se nyní nacházejí v uchu savců. Zpočátku by se takový přechod zdál nepravděpodobný-je těžké si představit, jakou funkci by takové kosti mohly mít během jejich přechodných fází., Ještě paleontologové objevili dva přechodné formy savec-jako plazi, tzv. therapsids, který měl dvojitý čelistní kloub (tj., dva závěsu bodů bok po boku)—jeden kloub se skládá z kostí, které přetrvávají v savčí čelisti a druhý složený z čtvrtkruhových a kloubní kosti, který nakonec se stal kladivem a kovadlinou savčí ucho. (Viz také savec: kostra.)
pro skeptické současníky Darwina byl“chybějící odkaz“ —absence jakékoli známé přechodné formy mezi lidoopy a lidmi—bojovým výkřikem, protože poté zůstal pro neinformované lidi., Ne jeden, ale mnoho tvorů přechodných mezi živými lidoopy a lidmi bylo od té doby nalezeno jako fosílie. Nejstarší známý fosilní hominins—tj. primátů, které patří k lidskému rodu poté, co se oddělil od linie bude opic—6 milionů na 7 milionů let, pochází z Afriky, a jsou známé jako Sahelanthropus a Orrorin (nebo Praeanthropus), které byly převážně bipedal, když na zemi, ale který měl velmi malý mozek. Ardipithecus žil asi před 4, 4 miliony let, také v Africe., Četné fosilní pozůstatky z různých afrických původů jsou známy z Australopithecus, hominin, který se objevil mezi 3 miliony a 4 miliony let. Australopithecus měl vzpřímené lidské postoj, ale lebeční kapacitou menší než 500 cc (ekvivalent hmotnosti mozku asi 500 g), srovnatelné se gorila nebo šimpanz a asi jedna třetina lidí. Jeho hlava zobrazovala směs lidoopů a lidských charakteristik—nízké čelo a dlouhý, apelike obličej, ale se zuby proporcemi jako u lidí., Jiné časné hominins částečně souběžná s Australopithecus patří Kenyanthropus a Paranthropus; oba měli poměrně malé mozky, i když některé druhy Paranthropus měl větší subjekty. Paranthropus představuje vedlejší větev v rodové linii hominin, která zanikla. Spolu s větší lebeční kapacitu, jiné lidské vlastnosti byly nalezeny u Homo habilis, který žil o 1,5 milionu až 2 miliony let v Africe a má lebeční kapacitu více než 600 cc (mozek, hmotnost 600 g) a H. erectus, který žil mezi 0,5 milionů a více než 1.,Před 5 miliony let se zjevně pohybovala v Africe, Asii a Evropě a měla lebeční kapacitu 800 až 1 100 ccm (hmotnost mozku 800 až 1 100 gramů). Mozek velikosti H. ergaster, H. antecessor, H. heidelbergensis byly zhruba, že z mozku z H. erectus, z nichž některé druhy jsou částečně současné, ačkoli žili v různých regionech Východní Polokouli. (Viz také evoluce člověka.,)