Швейцарский врач Конрад Геснер (1516—1565) изобразил в своей книге (1558 г.) «окаменевшие языки» и сопоставил их с зубами современных акул, которые он изображал рядом с окаменелостями (см. табл. 1, рис. 1). Другие окаменелости он считал игрушками природы, фигурными камнями и т. п. (см. табл. 2, рис. 2). Шаг вперед в толковании этих окаменелостей сделал Н. Стено (род. в 1638 г.), предположивший на основании находок очень крупных зубов существование очень крупных акул (1667 г.). Стено был первым естествоиспытателем, установившим на основании последовательности залегания слоев последовательность времени их образования. Умер он в ранге епископа католической церкви в 1687 г. в Шверине.
Ископаемые каменноугольные растения Англии в 1699 г. описал Э. Луид (лат. Luidius, 1669—1709), но он толковал их как современные растения с несколько измененным обликом. Эти результаты обсуждались через 100 лет в 1804 г. Е. Ф. фон Шлотхеймом (1764—1832).
Описание современных видов животных и растений в XVII в. было еще чрезвычайно неточным, а об ископаемых видах сведения либо отсутствовали вообще, либо же носили чисто фантастический характер. К. Баухин (1560—1624) был первым ботаником, применившим при рабочем описании растений бинарную номенклатуру (1623 г.), а его брат И. Баухин (1541 —1613) опубликовал самое раннее изображение аммонитов из швабской юры, но трактовал их как результат игры природы (1599 г.). Сказочные и полунаучные представления нередко приводили к остроумным умозрительным реконструкциям, например к образам «волкочеловек» и «обезьяночеловек», возникавшим под влиянием находок окаменелостей. Сказочный единорог возник благодаря находкам ледниковых позвоночных вблизи Кведлинбурга (1663 г.). Эта первая реконструкция позвоночных была опубликована О. фон Гверике (1602—1686) и изображена Г. В. Лейбницем (1646—1716) в его посмертно изданной в 1749г. «Протогее» (см. табл.2, рис. 3).
В XVI—XVII вв. наряду с единичными правильными толкованиями фоссилий все же преобладали неверные, согласно которым считалось, что окаменелости росли в земле подобно сталактитам и сталагмитам в пещерах. Только в XVIII в. появляются их научные описания, но и в них увязывают происхождение окаменелостей со всемирным потопом.
К. А. Циттель (1839—1904) нашел (1875 г.) для этого положения следующие слова: «Едва только было порвано с идеей игры природы, как теологизированная наука сразу же подпала под не менее извращенную теорию всемирного потопа. Как только перестало отвергаться органическое происхождение окаменелостей, так сразу же возникла необходимость в высокочтимой церкви, чтобы привести их в согласие с мозаичной историей божественного творения. Стало похвальным и выгодным разделять эти отправные положения, и надо было преодолеть опасности и преследования, чтобы победить».
Добыча каменного угля, развитие буровой техники, а позже и строительство дорог привели в середине XVIII в. к накоплению обильного фактического материала. Последнее в свою очередь привело к научному геологическому и эволюционнобиологическому подходу к изучению фоссилий.
Научно точное описание вначале не было обусловлено знанием больших историко-геологических отрезков времени. Карл Линней (1707—1778) применил для систематизации всего многообразия природы бинарную номенклатуру, ввел понятия род, отряд, класс. Год появления его книги «Systema naturae» (1758 г.) считается началом научного наименования видов (номенклатуры). Книга «Species plantarum», вышедшая в 1753 г., считается началом ботанической номенклатуры. Линней (на 50м году жизни он был посвящен в дворянство и стал именовать себя Линнэ) в 1761 г. в своей книге «Fauna svecica» применил бинарную номенклатуру и при описании фоссилий.
В эти годы преобладало чисто фантастическое толкование находок окаменелостей с позиций всемирного потопа (см. табл. 3, рис. 4), в частности, Б. Дж. Вудварда (1695 г.), И. И. Шейхцера (1708 г.). На этом фоне выделяются работы Р. Гука (1635—1703), впервые (1665 г.) сравнившего микроструктуру древесного угля и ископаемой древесины. На основании находок •ископаемых черепах и крупных аммонитов в юрских отложениях Англии он сделал вывод о значительно более теплом климате юрского времени и связал это с изменившимся углом наклона земной оси относительно эклиптики. Кроме того, он предполагал, что определенным слоям пород свойственны определенные фоссилий и что, «таким образом, можно создать хронологическую шкалу для определения временных интервалов, отвечаюющих времени происхождения этих катастроф и изменений».
Ж. Л. Л. Бюффон (1707—1788) также предположил, что многие двустворки, раки и рыбы, населявшие моря прежних эпох, ныне уже не живут. Он насчитывал 6—7 катастроф в истории Земли. Этому учению следовал и Ж. Кювье (1769—1832).
Ж. Ламарк (1744—1829) сомневался в том, что «наряду с изменившимися живыми видами имеются и действительно вымершие».