Suurin osa sen geologisesta historiasta - joka ulottuu aina takaisin Kambrian ajanjaksoon, 500 miljoonaa vuotta sitten - Washingtonin osavaltio oli upotettu veden alla, mikä johtuu siitä, että sillä ei ole dinosauruksia tai vastaavasti suuria maanpäällisiä fossiileja paleozojaisesta tai mesozoisesta aikakausilta. Hyvä uutinen on kuitenkin, että tämä tila syntyi elämään Cenozoic-aikakauden jälkipuoliskolla, kun kaikenlaiset megafauna-nisäkkäät ohittivat sen. Seuraavista dioista löydät eniten huomattavia dinosauruksia ja esihistoriallisia eläimiä löydetty Washingtonissa.
Toukokuussa 2015 Washingtonin osavaltion San Juan -saarten kenttätyöntekijät löysivät osittaiset jäänteet 80 miljoonan vuoden vanhasta theropodista tai lihaa syövästä dinosauruksesta - samasta dinosaurusperheestä, joka sisältää tyrannosaurs ja petolinnut. Tämän ensimmäisen Washingtonin dinosauruksen tunnistaminen lopullisesti kestää hetken, mutta löytö herättää mahdollisuus, että Yhdysvaltojen luoteisosissa oli elämässä dinosauruksia, ainakin myöhemmin Mesozoinen aikakausi.
Kaikki puhuvat Villamammutti (Mammuthus primigenius), mutta Columbian Mammoth (Mammuthus columbi) oli vielä isompi, vaikka siitä puuttui tämä pitkä, muodikas, turmeltunut turkki. Washingtonin virallinen fossiili, Kolumbian mammutin jäännökset on löydetty koko Tyynenmeren alueelta luoteeseen, johon se muutti satoja tuhansia vuosia sitten Euraasiasta vasta avatun Siperian maan kautta silta.
Jäännökset Megalonyx - tunnetaan paremmin Jättiläinen maapallon laiskiainen - on löydetty kaikkialta Yhdysvalloista. Washingtonin esimerkki, joka meni myöhään pleistoseeni aikakausi, löydettiin vuosikymmeniä sitten Sea-Tacin lentokentän rakentamisen aikana, ja on nyt esillä Burken luonnonhistoriallisessa museossa. (Muuten, tulevaisuuden presidentti Thomas Jefferson nimitti Megalonyxin 1800-luvun lopulla itärannikolta löydetyn näytteen jälkeen.)
Vuonna 1935 ryhmä retkeilijöitä Washingtonissa kompastui pienen sarvikuono-tyyppisen pedon fossiiliin, josta tuli nimi Sininen Rhino-järvi. Kukaan ei ole aivan varma tämän 15 miljoonan vuoden ikäisen olennon henkilöllisyydestä, mutta hyvä ehdokas on Diceratherium, kaksisarvisinen sarvikuono-esi-isä, jonka kuuluisa paleontologi nimitti. Othniel C. Marsh. Toisin kuin nykyaikaiset sarvikuonot, Diceratherium urheili vain pienintä kaksoisarvien vihjettä, joka oli järjestetty vierekkäin kuononsa kärkeen.
Läheinen sukulainen Aetiocetus, fossiilinen valas naapurimaiden Oregonista, Chonecetus oli pieni esihistoriallinen valaita joissa oli sekä hampaita että alkeellisia baleenilevyjä (tarkoittaen, että se söi samanaikaisesti suuria kaloja ja suodatti planktonia vedestä, mikä teki siitä todellisen evoluutio "puuttuvan linkin"). Kaksi Chonecetus-näytettä on löydetty Pohjois-Amerikasta, yksi Vancouverista, Kanada ja toinen Washingtonin osavaltiosta.
Olennainen osa meren ruokaketjua vuoden 2007 aikana Paleozoic ja mesozoiset aikakaudet, trilobiitit ja ammoniitit olivat pieniä ja keskikokoisia selkärangattomia (teknisesti osa niveljalkaisia) perhe, johon kuuluvat myös raput, hummerit ja hyönteiset), jotka ovat säilyneet erityisen hyvin muinaisessa geologisessa tutkimuksessa sedimenteistä. Washingtonin osavaltiossa on laaja valikoima trilobiitti- ja ammoniittifossiileja, joista amatööri fossiilien metsästäjät arvostavat suuresti.