Los fósiles de película de carbono se forman a través de un proceso conocido como carbonización; este proceso conserva una cosa viva, típicamente una hoja, una pluma, un crustáceo o un pez, como una capa delgada de carbono. Estos fósiles se hacen típicamente mediante compresión y son generalmente planos, con una capa delgada de carbono que muestra el perfil del fósil. (de ahí el nombre de película de carbono).
Si bien la compresión, o la fuerte presión hacia abajo, suele ser la causa de los fósiles de película de carbono, esto no cuenta toda la historia de cómo se hacen estas impresiones duraderas. Además del aspecto de compresión del proceso de formación, el futuro material orgánico del fósil se descompone y cambia lentamente con el tiempo, con procesos como la polimerización de los lípidos (grasas) y la volatilización de elementos básicos como el hidrógeno y el nitrógeno. Finalmente, la mayor parte del material orgánico que originalmente era parte de la hoja, la pluma o el animal se disuelve, dejando solo una capa delgada y negra de carbono.
La carbonización no tiene que referirse a los fósiles que fueron preservados bajo este proceso exacto. Algunos paleontólogos pueden referirse a cualquier fósil plano y oscuro como una carbonización, aunque puede que no sea exactamente un ejemplo adecuado de película de carbono. Los verdaderos fósiles de película de carbono ganan ese nombre al estar compuestos principalmente de carbono, un mineral muy abundante que causa el color oscuro de estos fósiles.
