微體化石是指小型需要用顯微鏡來觀察與研究的化石。微體化石的類型包括微小生物的內、外骨骼、大型生物的微小胚胎，或足以代表大型生物的骨骼小片段等。至於一些形體更小，需要顯微鏡才能觀察研究的化石則被稱為超微化石。 有些微體化石因其分佈廣泛、數量龐大且生存時代短，可做為所謂的指準化石 (index fossils)；在地層年代的對比上非常有用。有些微體化石能作為古環境的指標，有助於古生態學的研究。另外因微體化石數量豐富，通常一小塊巖樣即能得到許多化石樣本，所以也是研究外型演化的好材料。 常見的微體化石包括有放射蟲、有孔蟲、介形蟲、牙形石等。 放射蟲及有孔蟲都屬於原生生物；放射蟲會分泌矽質的外殼，有孔蟲則分泌鈣質或膠結沉積物形成它的外殼。介形蟲是一類甲殼動物，具有兩瓣似軟體動物的外殼。牙形石的分類不明，一般認為它是一類已經絕滅的海生動物的骨骼或器官所形成的微小化石，因其外形很像某些魚類的牙齒或環節動物的顎器，故名牙形石。這些堅硬的小殼及骨骼很容易隨沉積物保存下來，成為化石。 含微體化石的巖樣除了採自野外地層的露頭，也可取自鑽井得到巖心；這些巖樣在經過不同的處理後，便能獲得其中所含的微體化石，成為古生物學家研究的材料。