Fossiili on täydellinen tai osittainen jälki kasvin tai eläimen jäännöksistä kalliomuodostumassa tai karkea tilannekuva elämästä miljoonia vuosia sitten. Fossiilien tarjoama muinaishistorian ainutlaatuinen esitys on tehnyt osavaltion fossiilin valitsemisesta yleisen käytännön monille osavaltioiden hallituksille Yhdysvalloissa. Fossiili valitaan tyypillisesti valtion symboliksi, koska se on yleinen kyseisessä tilassa. Osavaltion fossiilit voidaan kuitenkin valita myös osoittamaan, kuinka eläimet ovat muuttuneet muinaisista ajoista lähtien, mitä ainutlaatuisia eläimiä asui tilassa esihistoriallisina aikoina tai millainen elinympäristö oli silloin, kun fossiilinen eläin oli elossa. Kaikki Yhdysvaltojen osavaltiot eivät ole valinneet virallista osavaltion fossiilia.
Esimerkki valtion fossiilista, joka on valittu osoittamaan, kuinka nykyajan eläin on kehittynyt, on Minnesotan osavaltion fossiili, Castoroides ohioensis, joka tunnetaan yleisesti nimellä jättiläinen majava. Nämä esihistorialliset eläimet näyttivät paljon kuin nykyaikainen majava, mutta olivat noin 8 m pitkiä ja painoivat noin 2.4 kg. Tämä tekisi tästä arkaaisesta majavasta nykyajan karhun koon.
Miekkahampainen kissa on esimerkki valtion virallisesta fossiilista, jonka yksi länsivaltioista Kaliforniasta on valinnut ainutlaatuisuutensa ja suosionsa vuoksi. Tämä eläin näytti paljon naarasleijonalta, mutta sillä oli joukko koiran hampaita, jotka ulottuivat yläleuasta miekkamaiseen kartioon, joka antoi tälle eläimelle sen yleisen nimen. Sapelihampaat olivat yleensä noin 7 cm (18 tuumaa) pitkiä. Nämä eläimet ovat pitkään olleet suosittu jääkauden symboli yhdessä villaisen mammutin kanssa, mikä todennäköisesti johtuu Kalifornian osavaltiosta, joka valitsi tämän fossiilin osavaltion tunnukseksi.
Yhdysvaltojen maasto ei ole kuin 400 miljoonaa vuotta sitten tai jopa 40 miljoonaa vuotta sitten. Esimerkiksi yli 400 miljoonaa vuotta sitten New Yorkin osavaltio oli meren peittämä ja siellä asui Eurypterus -remipes eli meriskorpioni, joka on anatomisesti eniten samanlainen kuin nykyaikainen kuningasrapu. Meriskorpioni valittiin osavaltion fossiiliseksi osoittaakseen, että New York oli kerran kirkas meri. Tämä harvinainen eurypteridi valittiin myös siksi, että se ja monet sen sukulaisista olivat fossiilisia suuressa kivikalvossa, joka ulottui noin 70 kilometriä New Yorkin osavaltion halki. Tämä fossiilipitoinen kiviryhmä on tullut kuuluisa paleontologien keskuudessa ympäri maailmaa.