Nel corso degli anni, paleontologi e appassionati hanno scoperto molti fossili in Virginia, tra cui fossili marini dal Paleozoico, impronte di dinosauri, insetti e pesci fossili del periodo Mesozoico e Cenozoico e glaciale mammifero e marine fossili del Pleistocene. Un numero di siti dove possono essere trovati fossili in Virginia è aperto al pubblico, tra cui Chippokes State Park in Contea di Surry, Westmoreland State Park nella Contea di Westmoreland e la zona intorno a Indian Creek campi nella Contea di York.
Il fossile di stato
Fossile di stato di Virgina è Chesapecten jeffersonius, un pettine bivalve denominato dopo la baia di Chesapeake e dopo il terzo Presidente degli Stati Uniti, Thomas Jefferson, che ha avuto un profondo interesse in paleontologia. Questo fossile è uno dei più comunemente trovati fossili nella zona e spesso possa essere scoperti nei pressi di ruscelli e fiumi nel sud-est della Virginia. Il jeffersonius Chesapecten estinto vissuto durante il periodo pliocenico, che era di circa 4,5 milioni anni fa. Un fossile di jeffersonius Chesapecten intatto avrà nove a dodici costole sul suo guscio.
Altri mare e fossili d'acqua dolce
Collezionisti alla ricerca lungo fiumi e ruscelli di Virginia sudorientale possono spesso trovare denti e vertebre di squali e balene, molti diversi tipi di conchiglie, tra cui vongole e ostriche e assortiti altri reperti, come placche ossee coccodrillo o fossili di barnacle.
Maine e fossili d'acqua dolce sono stati trovati anche in altre zone della Virginia pure. Una particolarmente grande giacimento fossile è stato scoperto in una cava a Fredericksburg, in Virginia, che si trova a un'ora a nord di Richmond. Entro il 2011, migliaia di fossili era stati rinvenuti in questo sito, anche se solo una piccola parte era stata scavata.
Sono stati trovati fossili di pesci d'acqua dolce del Triassico presso siti nella regione Piemonte della Virginia.
Mammiferi di era glaciale
Ci sono rapporti da già alla fine del 1700 di fossili di mammifero glaciale trovandosi in Virginia, soprattutto nei pressi di Saltville, che si trova in Virginia sudoccidentale. Durante il Pleistocene epoca o età di ghiaccio, il sale che si trova naturalmente in questa zona, che dà alla città il suo nome, ha attirato molti grandi mammiferi, come caribou, mastodonti, mammut lanosi, cavalli e buoi muschiati. I loro resti si trovano ancora nella zona.
Orme di dinosauro
Anche se non fossili di ossa di dinosauro sono stati trovati in Virginia, le creature lasciano le loro impronte fossilizzate. Oltre 2.400 tracce di un dinosauro tridattilo sono state trovate in Culpeper, Virginia, che è circa un'ora a nord di Richmond. Tracce dei dinosauri sono state trovate anche in cava di Solite di Martinsville in Virginia del sud. La cava è famosa per essere l'unico sito al mondo dove sono stati trovati molti completa degli insetti fossili del periodo Triassico.
Nel 1993, un uomo a Centreville, che si trova nella Virginia del Nord, ha scoperto l'impronta fossile di un antenato di coccodrillo di oggi. Il fossile è stato stimato a circa 240 milioni anni fa.