Kohlenstofffilmfossilien werden durch einen Prozess gebildet, der als Karbonisierung bekannt ist. Dieser Prozess bewahrt ein Lebewesen, typischerweise ein Blatt, eine Feder, ein Krebstier oder ein Fisch, als dünne Kohlenstoffschicht. Diese Fossilien werden normalerweise durch Kompression hergestellt und sind im Allgemeinen flach, wobei eine dünne Kohlenstoffschicht die Umrisse des Fossils zeigt (daher der Name Carbonfilm).
Obwohl Kompression oder starker Abwärtsdruck typischerweise für Kohlefilmfossilien verantwortlich ist, sagt dies nicht die ganze Geschichte darüber aus, wie diese bleibenden Eindrücke gemacht werden. Neben dem Kompressionsaspekt des Entstehungsprozesses zersetzt sich das organische Material des zukünftigen Fossils langsam und verändert sich im Laufe der Zeit, wobei Prozesse wie die Polymerisation von Lipiden (Fetten) und die Verflüchtigung von Grundelementen wie Wasserstoff und Stickstoff stattfinden. Schließlich löst sich der Großteil des organischen Materials, das ursprünglich Teil des Blattes, der Feder oder des Tieres war, auf und hinterlässt nur eine dünne, schwarze Kohlenstoffschicht.
Karbonisierung muss sich nicht auf Fossilien beziehen, die bei diesem genauen Verfahren konserviert wurden. Einige Paläontologen können jedes dunkle, flache Fossil als Karbonisierung bezeichnen, obwohl es möglicherweise nicht gerade ein richtiges Beispiel für einen Kohlenstofffilm ist. Echte Kohlefilmfossilien verdienen diesen Namen, weil sie hauptsächlich aus Kohlenstoff bestehen, einem sehr häufig vorkommenden Mineral, das die dunkle Farbe dieser Fossilien verursacht.
