找到恐龙化石（或其他任何化石）的关键，是找对合适的岩石类型。对化石来说，合适岩层就是由在湖中、河流或洋底沉积的沙石泥土构成的沉积岩。然而，不是所有的沉积岩都含有化石，更别说恐龙化石。必须要有一些因素恰当组合，恐龙才能在沉积岩中转变为化石。
为发现恐龙化石，古生物学家必须定位在合适时间形成的沉积岩。对恐龙来讲，即是中生代时期。举例来说，如果古生物学家对侏罗纪恐龙感兴趣，他或她便需要在侏罗纪时沉积的岩石中寻找，而不是在白垩纪时沉积的岩石中寻找。一旦确定岩石时期，便可从该地区的地质图上确定这种岩石的所在位置。这些地图精确地表明不同岩石在地表的分布，还会显示该地的地形（陆地高度）。
业余化石收藏者可花一点钱从美国地质调查局中获得地形图和其他详细地图。
一旦确定合适岩石的位置，古生物学家就可前往实地进行考察，检测裸露岩石或褶皱、断层等显露岩石的地表形态。古生物学家还会寻找侵蚀明显的地区，水力、风力或人力持续侵蚀沉积岩，会使岩石和其中的化石暴露出来。
最后一步便是在该地区持续搜寻，而且往往会找到一块暴露在外的骨化石或其他的石化部分。这一切听起来也许很简单，但实际上并不容易：耐心和坚持是这一搜寻阶段的关键因素。一旦古生物学家发现一块恐龙或其他的化石，挖掘、运输、修复的工程就开始了。
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