Kecanggihan teknik pencarian fosil belum bisa menyamai teknologi perburuan harta karun. Harta karun yang diburu utamanya adalah benda-benda berharga seperti uang koin dan perhiasan. Baik untuk kepentingan akademik atau keuntungan pribadi, tinggalan harta karun yang diburu kebanyakan merupakan objek yang mengandung logam.y Prosesnya dimudahkan dengan alat pendeteksi mineral logam tertentu, sederhananya, seperti alat pendeteksi ranjau di bawah permukaan tanah.

Memburu fosil tidak seperti memburu harta karun, karena fosil biasanya jarang memiliki konsentrat kandungan mineral logam kadar tinggi. Dalam upaya pencarian fosil, para peneliti fosil umumnya masih menggunakan cara-cara konvensional.

Fosil merupakan jejak organisme baik berupa hewan atau tumbuhan, yang pada dasarnya adalah batuan, hanya saja bentuk organis atau anatomisnya masih terawetkan dengan baik. Proses fosilisasi membuat bagian keras dari organisme, seperti tulang, gigi, cangkang, tanduk, gading, cangkang, dan batang, terubah menjadi mineral.

Kandungan mineral yang terkandung pada fosil, kurang lebih sama dengan kandungan mineral endapan batuan penampung fosil sekelilingnya, sehingga tidak akan terdeteksi kontras perbedaan karakteristik mineral ketika sinyal pendeteksi logam ditransmisikan ke dalam tanah.

Hingga kini, secara umum ada tiga cara mencari fosil, cara pertama adalah menelusuri catatan atau manuskrip peneliti terdahulu (bibliographic tracing). Di Indonesia, konteks rekaman catatan ini bisa didapatkan dari hasil tulisan ilmuwan asing masa kolonialisme Hindia-Belanda, baik yang sengaja mengadakan ekskavasi paleontologi skala besar, maupun fosil yang secara tidak sengaja ikut tergali selama proses eksploitasi penambangan. Para ahli paleontologi generasi saat ini biasanya akan mendatangi kembali lokasi tersebut, dengan harapan ada fosil yang ditemukan di sekitar titik penemuan terdahulu, atau merekam kembali kondisi lapisan batuan (stratigrafi) yang mungkin dahulu terlewat untuk dicatat.

cara kedua adalah dengan proses pencarian mandiri (prospecting), artinya para ahli paleontologi dengan tingkat keilmuannya, menelusuri lapisan-lapisan batuan penampung fosil langsung di lapangan. Petunjuknya didapatkan dari pendalaman stratigrafi lokasi penelitian yang menargetkan lapisan batuan dengan lingkungan pengendapan tertentu.

Pada pengaplikasiannya, apabila fosil yang dicari adalah fosil hewan darat, maka lapisan batuan yang dicari adalah yang memiliki karakteristik pengendapan darat, contohnya sungai dangkal, muara, atau tepi danau. Sederhananya, fauna darat purba cenderung hidup berkumpul di daerah sekitar sumber air, sebelum mereka mati, terkubur, dan terjadi proses fosilisasi.

Sistem penemuannya adalah dengan trial digging, artinya singkapan lapisan batuan akan dicongkel dan dicoba digali sedikit dengan kedalaman dangkal. Alat-alat utama yang digunakan adalah palu geologi sedimen, palu biasa, chisel (alat pahat), kuas, plastik atau kantong sampel, spidol, alat tulis, buku catatan, dan kamera. Apabila fosil tidak ditemukan, proses penggalian akan dicoba lagi dilakukan pada singkapan-singakapan lapisan batuan lainnya. Para ahli paleontologi akan melakukan ekskavasi skala besar ketika proses pencarian fosil ingin dilakukan dengan lebih luas dan sistematik.

Penentuan titik-titik kotak galian biasanya diputuskan di sekitar area yang memiliki pecahan-pecahan fosil yang tertempel pada singkapan atau yang berserakan di atas permukaan tanah, mengikuti arah perlapisan batuan. Besar skala dan durasi ekskavasi fosil biasanya ditentukan dengan kondisi lokasi, perizinan, pembiayaan, cuaca, dan jumlah sumber daya manusia.

Cara terakhir merupakan cara yang paling umum terjadi di Indonesia. Fosil yang ditemukan biasanya adalah objek yang secara tidak sengaja tergali ( discovery by chance ), contohnya fosil yang ditemukan ketika warga desa menggali tanah di ladang, penambang yang mengeksploitasi galian pasir, atau pembangun rumah yang sedang membuat fondasi bangunan.

Kegiatan prospecting, yang prosesnya dimulai dari observasi singkapan, pengukuran, korelasi perlapisan batuan, dan percobaan penggalian skala kecil.

Karena rasa penasaran dan ketidaktahuannya, warga desa biasanya menghubungi institusi tertentu untuk mengabarkan dan menanyakan penemuannya, contohnya ke Museum Geologi, balai arkeologi (BRIN), dan dinas kepurbakalaan lainnya. Penemuan fosil secara tidak sengaja oleh masyarakat awam memiliki kontribusi yang besar pada dunia paleontologi, karena menjadi gerbang pembuka perluasan pencarian fosil dengan skala lebih besar dan lebih sistemasik oleh para ahli.

Kegiatan ekskavasi paleontologi untuk mendata penemuan fosil skala besar yang lebih sistematis

Para ahli paleontologi atau arkeologi akan dengan senang hati untuk membantu menganalisis temuan fosil dari warga. Melalui ilmunya, mereka dapat menentukan kebenaran fosil atau non-fosil, jenis fosil, kisaran umur fosil, cerita proses fosilisasinya, serta memberikan rekomendasi cara menjaganya. Namun, ada syarat agar para ahli paleontologi berkenan untuk memeriksa objek temuan, salah satunya objek tersebut harus diketahui titik detail lokasi penemuannya. Informasi ini bersifat wajib karena akan menjadi petunjuk saintifik yang mengarahkan pada asal usul fosil tersebut sehingga terangkat konteks kegeologiannya. Objek geologi, termasuk fosil, tanpa keterangan lokasi penemuan dianggap cenderung memiliki nilai kegeologian yang nihil.

Walaupun belum ada alat canggih yang mampu mendeteksi fosil di bawah permukaan tanah, pencarian fosil tidak serta merta menjadi aktivitas bebas tanpa arah. Untuk menguasai ilmu tentang makhluk hidup purba diperlukan penguasaan ilmu bidang geologi, biologi, fisika, kimia, dan ilmu alamnya, termasuk keterampilan sosial dan komunikasi, karena ketika proses pencarian fosil dilakukan, tidak jarang harus berhadapan dengan masyarakat pedalaman dan pemerintahannya, serta budaya yang kontras perbedaanya. Namun, meski keahlian bidang tertentu dibutuhkan pada pencarian fosil, aktivitas ekskavasinya sendiri dapat dilakukan oleh siapa saja, dengan syarat partisipannya mampu mengikuti instruksi manajer kotak galian dengan tetap mengutamakan keamanan dan keselamatan.