指需用顯微鏡觀察的微小生物的化石，如有孔蟲(chóng)、放射蟲(chóng)、鞭毛蟲(chóng)、孢子、花粉等的化石。也有把細(xì)菌、微小藻類等一些僅數(shù)μm大小的微生物的化石叫做超微化石（nanofossil），以與微體化石相區(qū)別。超微化石曾發(fā)現(xiàn)于不具大型化石的前寒武利亞紀(jì)的地層中，在研究原始生物方面占有重要地位。在南非約30億年前的地層中曾發(fā)現(xiàn)認(rèn)為是細(xì)菌的化石，并命名為Eobacterium isolatum。比較確實(shí)的微生物化石，在加拿大Ontario發(fā)現(xiàn)的大約為19億年前的細(xì)菌和藍(lán)藻的化石。