牙形石，也有人叫它牙形刺，它是海洋中的微体化石，曾生活在大约5.4亿年前的寒武纪到1.9亿年前的三叠纪，在5亿～3.5亿年前的奥陶纪和泥盆纪最为繁盛。
牙形石很小，只有一毫米到几毫米长，所以在指甲那么大小的钻井岩屑中也有可以能找到。再由于它发展快、分布快、很容易判定地层年代。由于牙形石是由磷酸钙构成的，所以便会随着岩石层温度的变化而变化，根据它们在琥珀色和黑色之间的变换，所以可以判断地层中是否有石油。
牙形类动物化石究竟是哪个门类的生物它和现代哪个门类的生物关系比较密切？一直都是一个巨大的谜。有人认为它是鱼类的牙齿，或者是蠕虫类动物的颚器？也有人说“牙形石”应该是浮游植物钙藻的刺；有人认为它应归属于头足动物，例如像三叶虫；还有人指导它认为是触手动物或脊索动物的，但认为它属于鱼类和蠕虫类动物的人比较多。现在我们只有根据化石来推测它在动物身体里的位置和作用。牙形类动物是喜欢温暖的以游泳生活为主的动物。
1973年文学家们第一次推断出了牙形动物的长相，它们身体长而扁平，像雪茄烟一样，尾部有鱼一样的鳍。它的“牙”围生在身体的中央部位。不久几位著名的古生物学家又提出，牙形动物牙形刺向外长在动物的表面，看上去就像女孩子用来装饰头发的卷梳子一样。还有人认为牙形刺应该是牙形动物捕食的口器，整个动物身体就蚂蟥一样扁平、有节，长度大约8厘米左右。
在1983年，根据在英国爱丁堡附近发现的距今大约3.3亿年形成的地层中，科学家分析了牙形动物的身体样子像蠕虫类，长约70毫米，宽15毫米。身体可分为前、中、后三部分，体内结构复杂，这一点却又不像蠕虫。牙形刺的集合体位于动物的肠子里。牙形动物的外形和现代海洋中的文昌鱼很接近，应该属于脊索动物。这似乎使牙形动物有了最终的归属，但争论依然存在，科学家都认为牙形刺长在动物的肠子里，根本就不是牙形动物的真面目，而是牙形动物被别的动物吞吃了以后，由于牙形刺不易消化，才被保存在那种动物体内的。
1995年，人们在苏格兰和南非发现了一些化石，这些化石表明牙形石来自没有胃骼和上下颌的鱼形动物。这种动物的体长可达5厘米，看起来像长着凸出大眼睛和一尾鳍的小鳗鱼，每一个个体头的底部都有许多牙形石。用来挖掘或咬住猎物。如果把牙形动物归到脊椎动物里，那么地球上的脊椎动物的演化历史便向前推进了大约4000万年，但这种说法还要进一步的考证。如果我们有更多的保存完好的化石，才能揭开更多的原始动物的秘密。
