指需用顯微鏡觀察的微小生物的化石，如有孔蟲、放射蟲、鞭毛蟲、孢子、花粉等的化石。也有把細菌、微小藻類等一些僅數μm大小的微生物的化石叫做超微化石（nanofossil），以與微體化石相區別。超微化石曾發現于不具大型化石的前寒武利亞紀的地層中，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現認為是細菌的化石，并命名為Eobacterium isolatum。比較確實的微生物化石，在加拿大Ontario發現的大約為19億年前的細菌和藍藻的化石。
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