Ett fossil är ett helt eller delvis avtryck av resterna av en växt eller ett djur i en klippformation, eller en grov ögonblicksbild av hur livet var för miljoner år sedan. Den unika representationen av forntida historia som fossiler ger har gjort att välja ett statsfossil till en vanlig praxis för många delstatsregeringar i USA. Ett fossil väljs vanligtvis ut för att vara en statssymbol eftersom det är utbrett i det tillståndet. Statsfossilen kan dock också väljas för att visa hur djuren har förändrats sedan urminnes tider, vilka unika djur som levde i staten under förhistorisk tid, eller hur livsmiljön var när det fossiliserade djuret levde. Inte alla stater i USA har valt ett officiellt statsfossil.
Ett exempel på ett statsfossil som valts ut för att visa hur ett modernt djur har utvecklats är Minnesotas statsfossil, Castoroides ohioensis, allmänt känd som jättebävern. Dessa förhistoriska djur såg ut ungefär som den moderna bävern men var cirka 8 m långa och vägde cirka 2.4 kg. Detta skulle göra denna arkaiska bäver lika stor som en modern björn.
Den sabeltandade katten är ett exempel på ett officiellt statsfossil som valts ut för sin unikhet och popularitet av en av de västra staterna – Kalifornien. Detta djur såg ut ungefär som ett lejonhona, men hade en uppsättning hundtänder som stack ut från överkäken i en sabelliknande avsmalning som gav detta djur dess vanliga namn. Sabeltänderna var vanligtvis 7 tum (cirka 18 cm) långa. Dessa djur har länge varit en populär symbol för istiden tillsammans med den ulliga mammuten, som förmodligen står för att delstaten Kalifornien valde detta fossil som ett statsemblem.
Terrängen i USA är ingenting som den var för 400 miljoner år sedan eller ens för 40 miljoner år sedan. Till exempel, för mer än 400 miljoner år sedan, var delstaten New York täckt av ett hav och var hemmet för Eurypterus remipes, eller havsskorpion, som i anatomi är mest lik den samtida kungkrabban. Havskorpionen valdes ut som statsfossil för att visa att New York en gång var ett salt hav. Denna sällsynta eurypterid valdes också ut eftersom den och många av dess släktingar fossiliserades i ett stort band av stenar som sträckte sig cirka 70 km över delstaten New York. Detta fossil-koncentrerade band av stenar har blivit känt bland paleontologer över hela världen.