Først den dårlige nyhed: Der er aldrig blevet opdaget nogen dinosaurier i Michigan, hovedsageligt fordi i løbet af Mesozoisk æra, da dinosaurerne levede, blev sedimenterne i denne tilstand stadigt eroderet af naturlige kræfter. (Med andre ord boede dinosaurer i Michigan for 100 millioner år siden, men deres rester havde ikke en chance for at fossilisere.) Nu er den gode nyhed: Denne stat er stadig kendt for sine fossiler fra andet forhistorisk liv, der stammer fra de paleozoiske og cenozoiske epoker, herunder unikke væsener som den uldne mammut og den amerikanske Mastodon.
Indtil for nylig blev der opdaget meget få fossiler af megafauna-pattedyr i delstaten Michigan (med undtagelse af nogle forhistoriske hvaler og nogle spredte rester af gigantiske Pleistocene pattedyr). Det hele ændrede sig i slutningen af september 2015, da et overraskende omfattende sæt af uldig mammut knogler blev fundet under et limabønne felt i byen Chelsea. Dette var en virkelig samarbejdsindsats; forskellige Chelsea-beboere kom med i graven, da de hørte den spændende nyhed. I 2017 forskere fra University of Michigan
opdagede yderligere 40 knogler og knoglefragmenter på samme sted, inklusive dele af dyrets kraniet. Videnskabsmænd indsamlede også sedimentprøver, som de brugte til at hjælpe med at date fossilen. De mener, den er mere end 15.000 år gammel og blev jaget af mennesker.Den officielle statsfossil i Michigan, the Amerikansk mastodon var et almindeligt syn i denne tilstand under pleistocæn epoke, der varede fra omkring to millioner til 10.000 år siden. Mastodoner - enorme kattedyr, fjernt relateret til elefanter - delte deres område med uldne pattedyr såvel som et bredt sortiment af andre megafauna-pattedyr, inklusive bjørner i større størrelse, bever og hjort. Desværre disse dyr blev uddød kort efter den sidste istid og bukkede under for en kombination af klimaændringer og jagt fra de tidlige indfødte amerikanere.
I de sidste 300 millioner år har det meste af Michigan været godt over havets overflade - men ikke det hele, hvilket fremgår af opdagelsen af forskellige forhistoriske hvaler, inklusive tidlige prøver af stadig-eksisterende hvaler som Physeter (bedre kendt som spermhvalen) og Balaenoptera (finnhvalen). Det er ikke nøjagtigt klart, hvordan disse hvaler afvikles i Michigan, men en antydning kan være, at de er af ekstremt nylig oprindelse, nogle eksemplarer dateret til mindre end 1.000 år siden.
Michigan har måske været høj og tør i de sidste 300 millioner år, men i over 200 millioner år før det (startende i Kambrium periode) området af denne stat blev dækket af et lavt hav, ligesom store dele af det nordlige Nordamerika. Det er derfor, sedimenter, der dateres til Ordovicium, Silurian, og Devonian perioder er rige på små marine organismer, herunder forskellige arter af alger, koraller, brachiopoder, trilobitter og crinoider (bittesmå, skræddersyede væsener fjernt relateret til søstjerner). Michigans berømte Petoskey-sten - en type klipper med et tesselleret mønster og statsten af Michigan - er lavet af fossiliserede koraller fra denne periode.