Som de andre stater i Upper New England har Vermont en ekstremt sparsom fossilhistorie. Denne stat har ingen geologiske forekomster, der dateres fra det sene Paleozoic til det sene Mesozoiske epoker (hvilket betyder, at ingen dinosaurer nogensinde har været eller vil nogensinde blive opdaget her), og endda Cenozoic er en virtuel blank indtil slutningen af Pleistocenepoke. Det er stadig ikke at sige, at Green Mountain State var fuldstændig blottet for forhistorisk liv.
Den officielle statsfossil i Vermont, Delphinapterus, er slægtenavnet for den stadig eksisterende Beluga-hval, også kendt som den hvide hval. Eksemplet, der blev opdaget i Vermont, stammer fra omkring 11.000 år siden, mod slutningen af den sidste istid, hvor store dele af staten blev dækket af et lavt vandmateriale kaldet Champlainhavet. (På grund af Vermonts mangel på passende sedimenter har denne tilstand desværre ingen hvalfossiler daterer sig fra tidligere i den cenozoiske æra.)
Det var først mod slutningen af Pleistocene-epoken, da dens tykke belægning af gletsjere begyndte at forsvinde, at Vermont blev befolket af nogen form for
megafauna-pattedyr. Selvom de endnu ikke har fundet intakte eksemplarer (af den art, der periodisk blev opdaget i Sibirien og de nordlige del af Alaska), har paleontologer fundet spredt Amerikansk Mastodon fossiler i Vermont; Det er også sandsynligt, selv om det ikke understøttes af fossile poster, at denne stat kort var hjemsted for Uldige mammuter.En almindelig fossil i Vermont, Maclurites, var en slægt med forhistorisk snegl eller gastropod, der levede i løbet af Ordovian periode (ca. 450 millioner år siden, da regionen bestemt til at blive Vermont blev dækket af et lavt hav, og hvirveldyrets liv endnu ikke havde koloniseret tørt land). Dette gamle hvirvelløse dyr blev opkaldt efter William Maclure, berømt for at fremstille det allerførste geologiske kort over De Forenede Stater tilbage i 1809.
Det nordøstlige USA, inklusive Vermont, er rig på sedimenter, der dateres til Paleozoic ærafor omkring 500 til 250 millioner år siden, godt inden dinosaurernes alder. Vermont's fossile aflejringer består for det meste af gamle, bittesmå havboende væsener som koraller, crinoider og brachiopoder, tilbage, da store dele af Nordamerika blev nedsænket under vand. En af de mest berømte hvirvelløse dyr i Vermont er Olenellus, som på tidspunktet for dens opdagelse blev betragtet som den tidligste kendte trilobite.