Como os outros estados do norte da Nova Inglaterra, Vermont tem uma história fóssil extremamente esparsa. Este estado não possui depósitos geológicos que datam do Paleozóico tardio até o final Eras mesozóicas (o que significa que nenhum dinossauro jamais foi ou será descoberto aqui) e até mesmo o Cenozóico é um espaço em branco virtual até o final do Época do pleistoceno. Ainda assim, isso não quer dizer que o Estado de Green Mountain fosse totalmente desprovido de vida pré-histórica.
O fóssil oficial do estado de Vermont, Delphinapterus, é o nome de gênero da baleia beluga ainda existente, também conhecida como baleia branca. O espécime descoberto em Vermont data de cerca de 11.000 anos atrás, no final da última Era Glacial, quando grande parte do estado estava coberta por um corpo de água raso chamado Mar de Champlain. (Devido à falta de sedimentos apropriados em Vermont, infelizmente, esse estado não tem fósseis de baleias datando de antes na Era Cenozóica.)
Foi apenas no final da época do Pleistoceno, quando sua espessa camada de geleiras começou a diminuir, que Vermont tornou-se povoada por qualquer tipo de
mamíferos megafauna. Embora eles ainda não tenham encontrado amostras intactas (do tipo descoberto periodicamente na Sibéria e nas regiões norte do Alasca), os paleontologistas descobriram amostras dispersas American Mastodon fósseis em Vermont; também é provável, embora não seja apoiado pelo registro fóssil, que esse estado abrigou brevemente Mamutes lanudos.Um fóssil comum em Vermont, Maclurites era um gênero de caracol pré-histórico, ou gastrópode, que viveu durante o Ordovian período (cerca de 450 milhões de anos atrás, quando a região destinada a se tornar Vermont estava coberta por um oceano raso e a vida dos vertebrados ainda não colonizava a terra seca). Este invertebrado antigo recebeu o nome de William Maclure, famoso por produzir o primeiro mapa geológico dos Estados Unidos em 1809.
O nordeste dos EUA, incluindo Vermont, é rico em sedimentos que datam do Era Paleozóica, cerca de 500 a 250 milhões de anos atrás, bem antes da era dos dinossauros. Os depósitos fósseis de Vermont consistem principalmente de criaturas antigas e minúsculas que habitam o mar, como corais, crinóides e braquiópodes, na época em que grande parte da América do Norte estava submersa na água. Um dos invertebrados mais famosos de Vermont é Olenellus, que na época de sua descoberta era considerado o mais antigo trilobita.