I likhet med de andre delstatene i øvre New England har Vermont en ekstremt sparsom fossilhistorie. Denne staten har ingen geologiske forekomster som dateres fra slutten av Paleozoic til sent Mesozoiske epoker (noe som betyr at ingen dinosaurer noensinne har blitt eller vil bli oppdaget her), og til og med kenozoikum er et virtuelt blanke helt til slutten av Pleistocene-epoke. Det er likevel ikke å si at Green Mountain State var helt blottet for forhistorisk liv.
Den offisielle statlige fossilen til Vermont, Delphinapterus, er slektenavnet til den fortsatt eksisterende Beluga-hvalen, også kjent som hvithvalen. Eksemplet som ble oppdaget i Vermont stammer fra rundt 11.000 år siden, mot slutten av den siste istiden, da store deler av staten ble dekket av et grunt vannmasse kalt Champlainhavet. (På grunn av Vermont mangel på passende sedimenter, har dessverre denne staten ingen hvalfossiler dateres fra tidligere i den cenozoiske tid.)
Det var først mot slutten av Pleistocene-epoken da det tykke belegget av breer begynte å avta, og Vermont ble befolket av noen form for
megafauna-pattedyr. Selv om de ennå ikke har funnet noen intakte eksemplarer (av den typen som periodisk ble oppdaget i Sibir og de nordlige delene av Alaska), har paleontologer blitt avdekket spredt Amerikanske Mastodon fossiler i Vermont; Selv om den ikke støttes av fossilprotokollen, er det også sannsynlig at denne tilstanden var hjemsted for Ullete mammuter.En vanlig fossil i Vermont, Maclurites, var en slekt av forhistorisk snegle, eller gastropod, som levde under Ordovian periode (for rundt 450 millioner år siden, da regionen som var bestemt til å bli Vermont, var dekket av et grunt hav og hvirveldyrets liv ennå ikke hadde kolonisert tørt land). Dette gamle virvelløse dyret ble oppkalt etter William Maclure, kjent for å produsere det aller første geologiske kartet over USA helt tilbake i 1809.
Det nordøstlige USA, inkludert Vermont, er rik på sedimenter som dateres til Paleozoic Erafor rundt 500 til 250 millioner år siden, godt før dinosaurenes alder. Vermonts fossile forekomster består for det meste av eldgamle, bittesmå sjøboende skapninger som koraller, crinoider og brachiopoder, tilbake da store deler av Nord-Amerika ble nedsenket under vann. Et av de mest kjente virvelløse dyrene i Vermont er Olenellus, som på det tidspunktet det ble oppdaget ble ansett som den tidligste kjente trilobitter.