化學化石，也稱爲分子化石，是指地質體中保存的源於古代有機體的分子。這些分子在有機質演化過程中具有一定的穩定性，雖受成巖、成土等地質作用的影響，沒有或較少發生變化，基本保存了原始生物生化組分的碳骨架，記載了原始生物母質的相關信息，具有一定的生物學意義。這些有機分子包括古DNA、古蛋白、古氨基酸、類脂化合物等。它們雖然經歷了一定的後期變化，但基本保持了原始生物生化組分的基本碳骨架，具有明確的生物意義。化學化石在肉眼不可見，因此在博物館中我們無法見到它們。通過研究分子化石，有可能瞭解古生物是如何代謝，如何轉換能量已經身體裏具有哪些酶，從而探究出進化史，具有非常重要的意義。