El hallazgo y existencia de fósiles es uno de los regalos más preciados que hace la Historia, ya que, en ellos permanecen conservados muchos de los conocimientos y significados que aclaran las dudas sobre el origen de las especies.
En Villamayor han aparecido fósiles desde hace mucho tiempo, pero hasta ahora se han consignado escasos datos para poder datar con precisión cuando se formaron sus famosas areniscas.
La edad de los estratos se puede determinar con la ayuda de los fósiles que en ellos se encuentran. De aquí la importancia de su estudio por especialistas y su conservación en Museos, donde pueden ser preservados para investigaciones futuras.
Los datos conocidos son:
Diplocynodon tormis. Estos cocodrilos de río, de dientes puntiagudos y hermosas placas alveoladas, son muy conocidos en todo el Terciario Inferior de Castilla y León. Llegaron a alcanzar tallas de 3 metros de longitud
Iberosuchus macrodon. Muy diferentes de los anteriores y de todos los actuales, estos cocodrilos tenían hábitos terrestres, siendo los grandes predadores de los mamíferos primitivos de las selvas tropicales del Eoceno.
En Villamayor se han encontrado dientes con dos bordes aserrados y también placas puntiaguadas. Su talla debió ser muy grande, pudiendo superar los 4 metros de altura estando erguido.
Neochelys salmanticensis. Estas tortugas, como todos los Pelomedúsidos, fueron de hábitos de río, si bien les gustaba orearse en las orillas. En Villamayor se han encontrado, además de abundantes placas sueltas, algunos ejemplares muy completos. Los adultos medían entre 30 y 40cm de longitud.
Artiodáctilos: no es frecuente hallar este tipo de mamíferos, pero en Villamayor se encontró no hace mucho una mandíbula de un Dacrythérido, determinado como Leptotheridium. Tenía el tamaño de un pequeño cordero.
Perisodáctilos: Aunque en Villamayor hay restos pertenecientes a estos mamíferos, no se han podido estudiar aún; probablemente sean de Franzenium dúrense, un herbívoro con talla de un pequeño caballo. Aunque sin duda los hubo, no se han encontrado todavía perisodáctilos de gran talla.
Con los datos que nos proporciona el Artiodáctilo de Villamayor (Leptotheridium) se puede decir que la edad de los sedimentos en que se encontró debe ser la misma que la del yacimiento de Caenes (Salamanca), donde junto a ejemplares similares, hay otros vertebrados fósiles, especialmente periodáctilos, que determinan una edad próxima al límite superior del Eoceno Medio, es decir, unos 40 millones de años.
Las tortugas y cocodrilos indican una edad más imprecisa, pero aportan un conocimiento muy claro sobre el clima que hubo entonces, tropical, muy cálido y húmedo, en paisajes de bosques-galería con claros herbáceos, entre grandes cursos de agua y zonas pantanosas
