确定化石的分类阶元和名称。化石是古生物学的研究对象。化石大多是古代生物的遗体、遗迹或遗物，如硬体组织、身体局部印痕、某些器官及排泄物等经过石化作用的产物。一般仅保存其形态特征。所以，古生物化石的鉴定是以形态为主要依据。在有些门类中，高级分类阶元是按自然系统划分的，而低级的分类，无法按照自然系统进行，就要依据化石的种类、形态等进行鉴别，定立一些形态或器官的种、属，甚至科，如：牙形刺、植物孢粉、足迹等。
各门类古生物化石的具体鉴定方法不尽相同，但一般都要经过下述步骤：①熟悉标本外部形态和内部构造，对大化石的细微构造或微体化石，一般需要借助实体镜、显微镜或电子显微镜进行观察。有时要将化石做连续切片,以便于了解其内部构造特征;②利用所具有的知识并查阅有关文献,确定较大的分类阶元,一般定到科；③利用检索表、图版等文献资料， 将标本进一步检索到属、种；④选择有代表性的种群标本或典型的单个标本进行特征描记，度量各种性状要素及照相。
鉴定化石标本时，主要借助某一类别或某一地层层位中发现的化石的有关专著，并查阅专著出版后发表的有关论文。鉴定人员在进行正确、全面的资料查阅对比后，发现所要鉴定的化石与文献中所描记的某一生物化石完全相同，就可以将该化石归在同一名称之下。如果没有发现相同的特征记述，就可以这批标本为基础，建立新种、新属等新的分类，并给予适当的名称。建立新种的标本称为模式标本，据以命名一个属的种，称为模式种(或属形种、属型)。同样，还有模式属等。
由于种以种群为单位生活，其中存在着连续的个体变异。然而模式标本往往只是某个物种首次发现的标本，不一定全面地反映该种的特征。在这个概念指导下，没有一个个体是种群性状的“典型”。在鉴定物种时，要尽可能多地、全面地采集标本，使得这些标本能大体反映真正种群的总面貌，然后，用各种统计方法来区分种间变异和种群内变异，从而达到鉴定物种的目的。
标本鉴定以后，要进行记述。一个古生物种的完备记述，按顺序包括下列各项：学名、图版、同异名录、模式(种群)标本的编号和保存地点、鉴定要点、描述、度量及其他数据资料讨论、产地和层位。
