Fosílie jsou většinou zachovány v sedimentárních horninách

Paleontologové díky výzkumu fosilií zjistili, že Edmontosaurus má rakovinu jako lidé. Studium starověkých nemocí a zranění se nazývá paleopatologie a toto studium se provádí především prostřednictvím konzervovaných kostí. Pokud například kosti fosilního zvířete vykazují léze nebo zvláštní výrůstky, znamená to, že zvíře mohlo být nemocné nebo zraněné dříve, než bylo naživu. Pokud mnoho jedinců fosilního druhu často vykazuje určité vlastnosti, lze usuzovat na nějaký aspekt jejich života.

Počítačová tomografie dokáže vidět vnitřek fosilní lebky, aniž by zničila vzorek. Detailní struktury, které normálně vyžadují pitvu fosílií k prozkoumání, lze nyní snadno provést pomocí počítačové tomografie. Zatímco konvenční rentgenové paprsky komprimují objekty do jedné roviny, počítačová tomografie může vytvářet trojrozměrné počítačové modely, se kterými lze manipulovat ve vícerozměrném prostoru.

Paleontologové používají mikroskopy k pozorování fosílií a již existují způsoby, jak studovat různé zkamenělé mikroby. Skenovací elektronové mikroskopy jsou výkonné nástroje, které dokážou milionkrát zvětšit objekty, vyfotografovat je a vidět mnohem jemnější detaily fosilních kostí než kdykoli předtím. Takové přístroje poprvé odhalily zkamenělé mikrobiální struktury, což paleontologům pomohlo lépe porozumět prostředí, ve kterém dinosauři žili.

Objev dinosauřích fosilií je nejkritičtějším krokem ve studiu dinosaurů. Zkameněliny jsou většinou zachovány v sedimentárních horninách a expozice fosílií je také pravidelná. Při hledání zkamenělin je proto nutné nejprve porozumět různým usazeným horninám a jejich geologickému stáří. Přijetí nových technologií může také pomoci při objevování dinosauřích fosilií.

Výzkum dinosaurů je v podstatě založen na nalezených fosiliích. Dnes byli paleontologové schopni pomocí pokročilých přístrojů nahlédnout dovnitř, aniž by zničili fosilie, a také vidět jemnější struktury nitra, které v minulosti nebylo možné prozkoumat. To lidem umožňuje pochopit způsob života, potravu, růst a chování dinosaurů a poznat evoluční rodokmen dinosaurů.