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Trilobita (Kolihapeltis sp.), Devoniano Inferior (c. 400 milhões de anos atrás), Marrocos.

Paleontologia (do grego: παλαιό (palaio), "velho, antigo"; όν (on), "ser", e λόγος (logos), "estudo, pensamento") é o estudo das formas de vida pré-históricas na Terra por meio do exame dos fósseis. Isto inclui o estudo dos fósseis, traços (icnofósseis), tocas, fezes fossilizadas (coprólitos), palinomorfos e resíduos químicos.

A paleontologia moderna põe a vida antiga em seu contexto estudando como ao longo do tempo as mudanças físicas da geografia global (paleogeografia) e clima (paleoclima) afetaram a evolução da vida, como os ecossistemas têm respondido a essas mudanças e se adaptaram ao ambiente planetário, por sua vez, e como essas respostas mútuas afetam o padrão atual de biodiversidade. Por isso, a paleontologia se sobrepõe com geologia, bem como com a botânica, biologia, zoologia e ecologia - disciplinas que lidam com as formas de vida e suas interações.

As principais subdivisões da paleontologia incluem paleozoologia (animais), paleobotânica (plantas) e micropaleontologia (microfósseis). Paleozoólogos podem se especializar em paleontologia de invertebrados ou de vertebrados, incluindo os hominídeos fósseis (paleoantropologia). Micropaleontólogos estudam fósseis microscópicos, inclusive microfósseis com paredes orgânicas, cujo estudo se chama palinologia.

Há muitas especialidades em desenvolvimento, como paleobiologia, paleoecologia, icnologia (o estudo de trilhas e tocas) e tafonomia (estudo do que acontece com os organismos depois da morte). As principais áreas de estudo incluem a correlação de estratos de rochas com suas idades geológicas e o estudo da evolução das formas de vida.
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