恐龙虽已从地球上消失，但却在地层里留下了大量的化石。这些化石是珍贵的“历史档案”，是我们探索恐龙之国奥秘的最重要的资料。
恐龙化石的种类很多，有骨骼化石、牙齿化石、皮肤化石、木乃伊化石、脚印化石、蛋化石、粪化石、胃石、窝巢的遗迹、尾巴在地上的拖迹、胃里残余食物的化石等。
骨骼化石出土数量最多，但大部分不完整或比较破碎零乱，保存完好的骨架较少。我国的合川马门溪龙、青岛龙、华阳龙；美国的雷龙、梁龙等，化石骨架均比较完整，装架起来，可以再现这些中生代统治者的雄姿。美国曾找到过好几个不太完整的霸王龙骨架化石，科学家把这些骨骼凑在一起，组成了一副完整的霸王龙的骨架。
恐龙的牙齿化石比较常见，而且也很重要。牙齿很难风化，容易保存成化石。世界上最早发现的恐龙化石就是牙齿化石。
恐龙的皮肤化石和木乃伊化石偶有发现，十分难得，因为它们极难形成。
除上述化石外，发现得最多的是恐龙的遗迹化石。最主要的遗迹化石是恐龙蛋化石和恐龙脚印化石。我国和美国都发现了大量脚印化石。恐龙蛋化石绝大多数是在我国找到的。