Hóa thạch chuyển tiếp (Transitional fossil) là bất kỳ di vật hóa thạch nào của một dạng sống thể hiện các đặc điểm chung cho cả nhóm tổ tiên và nhóm hậu duệ có chung nguồn gốc. Những hóa thạch này như một lời nhắc nhở rằng sự phân chia phân loại là cấu tạo của con người đã được áp đặt trong sự nhận thức về một chuỗi biến thể liên tục. Do hồ sơ hóa thạch chưa hoàn chỉnh, nên thường không có cách nào để biết chính xác mức độ tương cận của hóa thạch chuyển tiếp đến điểm phân kỳ, do đó, không thể cho rằng hóa thạch chuyển tiếp là tổ tiên trực tiếp của các nhóm gần đây hơn, mặc dù chúng thường được sử dụng làm hình mẫu cho các tổ tiên đó. Hóa thạch chuyển tiếp là một trong những nhân tố quan trọng để củng cố hoặc bãi bỏ thuyết tiến hóa của Charles Darwin (những người theo các cuộc chống đối thuyết tiến hóa), theo thuyết tiến hóa, giữa các loài phải có rất nhiều dạng hình trung gian từng tồn tại, và vì thế phải có hóa thạch của chúng. Cụ thể là theo thuyết tiến hóa thì loài B có nguồn gốc từ loài A, như vậy hồ sơ hóa thạch được tìm thấy sẽ có một loài A' vừa mang đặc điểm của loài A, vừa mang đặc điểm của loài B, nếu không có thì xem như không có sự tiến hóa từ loài A, mà loài A sẽ là loài A, còn loài B vẫn là loài B. Theo những ý kiến hoài nghi thuyết tiến hóa thì có những điểm sơ hở trong thuyết tiến hoá của Darwin đó là không có những dạng sống trung gian giữa các loài.