石化过程
早期人类骨骼保存下来成为化石记录的几率非常校人类的尸体最先可能会成为食肉动物，如现代狮子、豹子、猎豹的远祖的盘中餐，其次可能会遭到鬣狗、野狗和小猫科动物等陆生食腐动物的蚕食，再后可能会被猛禽、昆虫所消食，最后可能会被细菌消化干净。在令人惊异的两至三年短的时间内细菌就能把任何一个大型哺乳动物分解得几乎不留痕迹。
人类骨骼和牙齿等硬组织若要变成化石存留下来，死后的尸体需要能被溪流挟带的泥沙、海滩上的沙粒，或被冲进山洞里的泥土迅速填埋。这样，未来可以形成化石的硬组织就不会被进一步分解，石化作用才能发生。骨骼的石化最先是周围沉积物中的化学物质替代硬组织里的有机质，接着是替代骨骼和牙齿里的无机质。这些替代过程可能需要进行许多年之后骨骼才能变成化石。化石实质上就是骨骼或牙齿形态的岩石。与此同时，化石周围的沉积物本身也被变成了岩石。牙齿是生命体的最坚硬和最耐久的器官，但同样会发生化学交代作用。
成岩作用是科学家用来描述骨骼和牙齿在石化过程中发生的所有变化的词语。由于周围化学环境的小差别，不同地点的、甚至同一地点不同部位的化石所表现的石化程度都不尽相同。保存在坚硬岩石里的化石刚暴露出来时耐磨蚀，但遭受风吹雨淋一段时间后，这些骨骼化石就会变得像湿纸巾一样脆弱。碰到这种情况，研究人员就必须给脆骨里注入一些液体塑料或类似的物质以免化石碎裂。显然，人类对尸体的精心埋藏使得骨骼得以完好保存的几率大大提升，这也是距今6—7万年以来的人类化石保存相对好得多的一个主要原因。
大多数人类化石发现于河床、湖滨或洞穴底部的沉积岩中。一般来说，老岩层位于新岩层的下部，因此，下部岩层里的化石的年代要比上部岩层里的久远，这就是地质学的叠覆原理。但是，由于挤压而引起的岩层的相对运动，如沿地壳断层发生的剪切作用等，会使这一通用法则变得不适用。洞穴内的沉积岩也容易经过更加复杂过程而发生层位的抬升。渗滤下来的地表水能够软化并溶蚀老的沉积物，产生似瑞士干酪上的孔洞，随后孔洞被晚期的沉积物充填，因此，洞穴中的新沉积物可能位于老沉积物下部。
地球科学家使用外观、质地和化学特性来描述岩石并给岩石分类。举例来说，他们把一个层位描述为“粉色凝灰岩”，而把另外一个类似层位描述为“泥质砂岩”。正像新物种命名有一些规则，一个新发现的地层序列的命名也有一些规则和惯例，即岩石也有一个类似林奈生物分类的分类体系。
埋藏化石的层位被称为化石的“母岩层”。在没有明显的证据表明化石是被刻意埋藏时，可以推断人类化石的年龄与其母岩层的年代一致。发现化石的岩层被称为化石的原生层位。但是，大多数人类化石由于受到侵蚀而脱离原生层位，被称为“表面脱层化石”。若要找到脱层化石的原始层位，化石上仍附有的或包裹的一些原岩或母岩的存留物将是很好的线索，因此严谨的科学家从不把化石上的母岩附着物完全清理掉。
