Un animal fossile est une espèce animale qui s'est éteinte avant notre ère. Si l'animal a côtoyé une espèce humaine au cours du Quaternaire, on peut aussi parler en ce cas d'animal préhistorique. Les animaux éteints au cours de notre ère ne sont pas dits fossiles mais disparus.
Les premières traces fossiles attribuables à des animaux datent du Néoprotérozoïque, avec la faune de l'Édiacarien. La qualification du groupe fossile de Franceville, daté de 2,1 milliards d'années, reste débattue. Les vestiges fossiles d'animaux se multiplient au Cambrien, qui inaugure le Paléozoïque il y a 542 millions d'années.
