Os fósseis encontrados em camadas rochosas mais profundas são geralmente mais antigos do que aqueles encontrados em camadas mais rasas. Isto ocorre porque novas camadas de rocha são constantemente depositadas sobre camadas mais antigas, de modo que as camadas mais profundas são as mais antigas. Este princípio, conhecido como princípio da superposição, é a base da datação relativa em geologia.

Determinar a idade exata de um fóssil requer técnicas mais sofisticadas, como a datação radiométrica. Os elementos radioativos decaem a uma taxa constante, e a quantidade de produtos de decaimento acumulados num fóssil pode ser usada para calcular a sua idade.