La théorie de l'évolution affirme que toutes les espèces vivantes sur Terre descendent, au moyen d'une série de changements minuscules, d'un ancêtre commun. Pour énoncer la théorie d'une autre manière, les espèces vivantes ne sont pas séparées les unes des autres par des différences absolues, mais elles affichent une continuité interne. Pourtant, les observations de la nature n'ont  pas relevé une telle continuité. Nous voyons dans le monde du vivant différentes catégories d'organismes, séparées par des différences vastes et distinctes. Robert Carroll, un expert en paléontologie des vertébrés, admet dans son livre Patterns and Processes of Vertebrate Evolution (Les schémas et les processus de l'évolution des vertébrés) :

Bien qu'un nombre pratiquement inimaginable d'espèces habitent sur Terre aujourd'hui, elles ne forment pas un spectre continu d'intermédiaires à peine distinguables les uns des autres. Au lieu de cela, pratiquement toutes les espèces peuvent se reconnaître comme appartenant à un nombre relativement limité de grands groupes clairement distincts.1

L'évolution est un processus qui est supposé avoir eu lieu dans le passé, et les découvertes fossiles sont la seule source scientifique qui peut nous renseigner sur l'histoire de la vie. Pierre Grassé dit à ce propos :

Les naturalistes doivent se rappeler que le processus de l'évolution n'est révélé qu'au travers des formes fossiles. . Seule la paléontologie peut leur fournir la preuve de l'évolution et révéler son cours ou ses mécanismes. 2  

Pour que les archives fossiles jettent la lumière sur ce sujet, nous avons besoin de comparer ce que prédit la théorie de l'évolution avec les véritables découvertes fossiles.

Selon cette théorie, tous les êtres vivants descendent de formes "ancestrales" diverses. Une espèce vivante qui existait auparavant s'est transformée progressivement en une autre espèce, et toutes les espèces actuelles sont apparues de cette manière. Cette transition se serait déroulée  lentement sur des centaines de millions d'années et aurait progressé par étapes. Si tel est le cas, d'innombrables "formes intermédiaires" ont dû apparaître et vivre au cours du long processus de transition en question. Et certaines d'entre elles ont dû certainement se fossiliser.

Par exemple, des créatures mi-poissons, mi-amphibiens portant toujours des caractéristiques de poissons mais ayant aussi acquis certaines caractéristiques des amphibiens ont dû exister. Et des oiseaux-reptiles avec des caractéristiques à la fois reptiliennes et aviaires ont dû apparaître. Puisque ces créatures subissaient un processus de transition, elles ont dû être déformées, défectueuses et imparfaites. Ces créatures théoriques qui ont soi-disant existé dans le passé sont connues sous le nom de "formes intermédiaires".

Si de telles espèces vivantes ont réellement existé, alors elles doivent se compter en millions,  voire en milliards. Des traces abondantes de leur existence doivent se retrouver dans les archives fossiles, car le nombre de formes intermédiaires doit même être plus important que le nombre d'espèces animales connues aujourd'hui. Les strates géologiques doivent être remplies des restes de formes intermédiaires fossilisées et Darwin lui-même a admis cette idée. Comme il l'écrit dans son livre, De l'origine des espèces :

Si ma théorie est exacte, d'innombrables variétés intermédiaires, liant fortement toutes les espèces du même groupe doivent avoir existé. Par conséquent, des preuves de leur existence passée doivent se trouver parmi les restes fossiles.3 

Pourtant Darwin avait conscience qu'aucune forme intermédiaire n'avait encore été retrouvée, et il considérait cela comme un dilemme majeur pour sa théorie. Dans le chapitre "Difficultés de la théorie", il écrit :

. Pourquoi, si les espèces descendent les unes des autres par des degrés extrêmement fins, ne voyons-nous pas partout d'innombrables formes de transition ? Pourquoi la nature n'est-elle pas dans la confusion au lieu de ces espèces, comme nous les voyons, parfaitement définies ? . Mais, comme selon cette théorie d'innombrables formes de transition ont dû exister, pourquoi ne les voyons-nous pas enfouies en nombre extrêmement important dans la croûte terrestre ?... Pourquoi alors chaque formation géologique et chaque strate n'est-elle pas remplie de ces liens intermédiaires ? La géologie ne révèle assurément pas une telle chaîne organique finement graduée ; et cela, peut-être, est l'objection la plus évidente et la plus grave qui puisse être exposée contre ma théorie.4