vorwiegend in Sedimentgesteinen des Phanerozoikums, das heißt, in Sedimenten, die im Lauf der letzten etwa 540 Millionen Jahre abgelagert wurden. Aber nicht jedes Sediment ist reich an Fossilien. Einige führen sogut wie keine Körperfossilien, dafür aber viele Spurenfossilien. Schichten mit besonders vielen oder relativ vielen besonders gut erhaltenen Fossilien werden als Fossillagerstätten bezeichnet. Gute Plätze zum Sammeln von Fossilien sind Aufschlüsse fossilführender Schichten, das heißt Stellen, an denen solche Gesteine offen Zutage treten. Dies können natürliche Aufschlüsse sein, aber auch Steinbrüche oder Straßen- und Bahnanschnitte. Da das Betreten eines Bergwerks nicht ohne weiteres möglich und überdies recht gefährlich ist, sind bei Hobbysammlern aufgrund ihrer besseren Zugänglichkeit Bergehalden sehr beliebt, beispielsweise die der Kupferschieferbergwerke im Richelsdorfer Gebirge. Bisweilen werden auch Makrofossilien und Spurenfossilien in Bohrkernen gefunden.

Die berühmtesten Fossilfundstellen sind in der Regel Fundstellen
besonders seltener oder besonders spektakulärer Fossilien. Meist sind
dies Wirbeltierfossilien, aber auch Fundstellen in denen Wirbellose
mit ihren Weichteilen erhalten sind, zählen dazu. Zu den berühmtesten
Fossilfundstellen in Deutschland gehören folgende Lokalitäten:

Fundplatz Bilzingsleben (Thüringen), Pleistozän, bekannt durch Funde von Homo erectus
Sandgrube Grafenrain in Mauer (Baden) bei Heidelberg (Baden-Württemberg), Pleistozän, bekannt durch den Unterkiefer von Mauer (Homo heidelbergensis)
Steinheim an der Murr (Baden-Württemberg), Pleistozän, bekannt durch Funde des Homo steinheimensis
Sandelzhausen bei Mainburg (Bayern), Mergel und Tone des Miozäns, besonders bekannt durch Wirbeltierfunde^[22]
Doberg bei Bünde (Nordrhein-Westfalen), marine Mergel des Oligozäns, besonders bekannt durch Funde mariner Wirbeltiere, siehe auch Dobergmuseum
Geiseltal bei Halle (Saale) (Sachsen-Anhalt), Eozän, vor allem bekannt durch die Säugetierfunde
Grube Messel bei Darmstadt (Hessen), Ölschiefer des Eozän, UNESCO-Weltnaturerbe, vor allem bekannt durch die Säugetierfunde
Steinbrüche bei Solnhofen und Eichstätt (Bayern), lithographische Kalke des Tithoniums (Oberjura), vor allem durch die Funde des Urvogels Archaeopteryx bekannt
Holzmaden (Baden-Württemberg), dunkle Tonsteine des Toarciums (Unterjura), vor allem durch Funde von Ichthyosauriern bekannt
Bromacker (Thüringen), rote Sandsteine des Artinskiums (Unterperm), besonders bekannt durch Funde von „Ur-Sauriern“ (reptiliomorphe Amphibien und frühe Amnioten)
Ziegeleigrube Vorhalle bei Hagen (Nordrhein-Westfalen), Tonsteine des Namuriums (Oberkarbon), besonders bekannt durch Funde terrestrischer Gliederfüßer
Bundenbach (Rheinland-Pfalz), dunkle Tonschiefer des Emsiums (Unterdevon), bekannt durch detaillierte Erhaltung wirbelloser Meerestiere