A Paleontologia (do grego palaiós, antigo + óntos, ser + lógos, tratado) é a ciência natural que estuda a vida do passado da Terra e o seu desenvolvimento ao longo do tempo geológico, bem como os processos de integração da informação biológica no registo geológico, isto é, a formação dos fósseis.
O objeto imediato de estudo da Paleontologia são os fósseis, pois são eles que, na atualidade, encerram a informação sobre a vida do passado do Planeta. Por isso, se diz frequentemente que a Paleontologia é, simplesmente, a ciência que estuda os fósseis. Contudo, esta é uma definição redutora, que limita o alcançe da Paleontologia, pois os seus objetivos fundamentais não se restringem ao estudo dos restos fossilizados dos organismos do passado. A Paleontologia não "pretende" apenas estudar os fósseis, procura também, com base neles, entre outros aspectos, conhecer a vida do passado geológico da Terra.
Uma vez que os fósseis são objectos geológicos com origem em organismos do passado, a Paleontologia é a disciplina científica que estabelece a ligação entre as ciências geológicas e as ciências biológicas. Conhecimentos acerca da Geografia são de suma importância para a paleontologia, entre outros, através desta pode-se relacionar o posicionamento e distribuição dos dados coletados pelo globo.
A Paleobiologia é a disciplina paleontológica que estuda a vida, em todos os seus aspectos, do passado geológico da Terra.Sendo o estudo da Biologia dos organismos do passado geológico, por via do estudo dos fósseis, a Paleobiologia, subdivide-se, basicamente, nas mesmas disciplinas que a Biologia, mas abordadas de uma perspectiva paleontológica: Paleozoologia, Paleobotânica, Paleoecologia, Paleoanatomia, Paleoneurologia, etc. É no seio da Paleobiologia que se insere a Paleozoologia, o estudo dos fósseis de animais, e a Paleobotânica, o estudo dos fósseis de plantas.
Enquanto a Paleozoologia e a Paleobotânica se centram em grupos biológicos (animais e plantas), a Paleoecologia é uma disciplina transversal no seio da Paleobiologia, centrando-se no estudo dos ecossistemas do passado, ou seja estudando as relações entre os diversos paleorganismos de uma determinada fatia temporal e entre estes e os paleoambientes em que viviam.
Outras disciplinas paleobiológicas transversais, que não estão limitadas a um dado grupo taxonómico, são, por exemplo: a Macropaleontologia, que estuda os fósseis visíveis a olho nú, e a Micropaleontologia, que estuda fósseis de pequenas dimensões, que necessitam de microscópio para serem convenientemente estudados.
Uma outra disciplina paleobiológica transerval, que abrange a Paleobotânica e a Micropaleontologia, é a Palinologia, que se dedica ao estudo dos pólen e dos esporos fossilizados.
