Liksom de andra staterna i övre New England har Vermont en extremt gles fossilhistoria. Detta tillstånd har inga geologiska avsättningar från sent Paleozoic till sent Mesozoiska epoker (vilket betyder att ingen dinosaurier någonsin har hittats eller kommer någonsin att upptäckas här), och till och med Cenozoic är en virtuell blank fram till slutet av Pleistocen-epok. Fortfarande är det inte att säga att Green Mountain State helt saknade förhistoriskt liv.
Den officiella statliga fossilen av Vermont, Delphinapterus, är släktnamnet på den fortfarande befintliga Beluga Whale, även känd som White Whale. Exemplet som upptäcktes i Vermont är från ungefär 11 000 år sedan, mot slutet av den senaste istiden, då mycket av staten täcktes av en ytlig vattenmassa som kallas Champlain Sea. (På grund av Vermonts brist på lämpliga sediment har detta tillstånd tyvärr inget valfossiler daterar från tidigare i den cenozoiska eran.)
Det var först mot slutet av Pleistocene-epoken när dess tjocka beläggning av glaciärer började sjunka, att Vermont befolkades av någon form av
megafauna däggdjur. Även om de ännu inte har hittat några intakta exemplar (av det slag som periodiskt upptäckts i Sibirien och de norra delarna av Alaska), har paleontologer upptäckts spridda American Mastodon fossil i Vermont; Det är också troligt, även om det inte stöds av fossilprotokollet, att detta tillstånd var hem till kort Ulliga mammuter.En vanlig fossil i Vermont, Maclurites var en släkt av förhistorisk snigel, eller gastropod, som levde under Ordovian period (för cirka 450 miljoner år sedan, när den region som var avsedd att bli Vermont täcktes av ett grunt hav och ryggradsdjurslivet hade ännu inte koloniserat torrt land). Detta forntida ryggradslösa döms efter William Maclure, känt för att producera den allra första geologiska kartan över USA långt tillbaka 1809.
Det nordöstra USA, inklusive Vermont, är rikt på sediment som dateras till Paleozoic era, ungefär 500 till 250 miljoner år sedan, långt före dinosauriernas ålder. Vermonts fossila avlagringar består mestadels av forntida, små, havsbeboande varelser som koraller, crinoider och brachiopoder, tillbaka när stora delar av Nordamerika sjönk under vattnet. En av de mest berömda ryggradslösa dörren i Vermont är Olenellus, som vid tidpunkten för upptäckten ansågs vara den tidigaste kända trilobit.