Fosilna skupina je galaktički sustav u kojem su se neke ili sve sastavne galaksije spojile u jednu eliptičnu galaksiju. Ovo tijelo ima masu i rendgensku svjetlost usporedive sa zbrojem njegovih komponenti i okruženo je oblakom vrućeg plina koji se proteže nekoliko galaktičkih radijusa. Svi članovi sustava koji se ne apsorbiraju obično su udaljeni i daleko manjeg opsega od dominantnog člana. Pretpostavlja se da su ovi sustavi nastali u vrlo dalekoj prošlosti i predstavljaju završnu fazu evolucije za jednu galaktičku skupinu, pa otuda i naziv ‘fosil’.
Većina galaksija, uključujući Mliječnu stazu, dio je lokalne skupine. U najkompaktnijim skupinama, galaksije su dovoljno blizu da projiciraju da će gravitacija dovesti do njihovog konačnog spajanja u jedno tijelo, sa središtem u aureolu tamne tvari. To je materija koja ne emitira niti reflektira zračenje, ali se može otkriti svojim gravitacijskim učincima. Prisutnost tamne tvari zaključuje se iz ogromnih oblaka plina koji emitiraju visoke razine rendgenskog zračenja koje obično okružuje ove sustave. Smatra se da takav proces formira fosilnu skupinu tijekom nekoliko milijardi godina.
Provedena su promatranja galaktičkih skupina za koje se čini da su u procesu formiranja fosilne skupine. To je učvrstilo ideju da je to zajednički ishod za sustave određene gustoće i jedina metoda formiranja fosilnih skupina. Međutim, daljnja istraživanja su pokazala dokaze o formiranju fosila u manje gusto naseljenim sektorima. Osim toga, ispitane su masivne fosilne skupine koje nisu mogle proizaći iz uobičajenih modela dinamičkog trenja unutar poznatog života svemira.
Najmasovnija poznata fosilna skupina proučavana je pomoću XMM-Newton i Chandra rendgenskih svemirskih zvjezdarnica, kao i zemaljskih infracrvenih teleskopa. Njegova eliptična galaksija je 500 milijardi puta svjetlija od Sunca, ima masu od preko 300 trilijuna solarnih masa i nalazi se u halou od pregrijanog plina u promjeru tri milijuna svjetlosnih godina. Prema prihvaćenom stajalištu o formiranju fosilnih skupina, struktura ove veličine ne bi trebala biti moguća u raspoloživom vremenu.
Predložena je alternativna teorija formiranja gdje se učinci dinamičkog trenja koji djeluju na tijela koja se kreću kružnim orbitama oko središta mase zamjenjuju asimetričnim modelom. Ako se masa povuče prema središtu duž filamenata ili niti nalik galaktičkim strukturama, poznate sile mogu objasniti stvaranje mnogo bržim tempom. Sličnosti između eliptičnih galaksija fosilnih skupina i svijetlih galaksija u velikim nakupinama sugeriraju još jedan proces formiranja. Završni proces formiranja fosilnih skupina mogao bi biti početna faza formiranja skupina klastera.