La paleoclimatologia (Geologia, Paleontologia, Climatologia) és la disciplina científica que estudia els climes dels temps passats, les causes de les variacions que presenten i els paleoclimes de períodes geològics i històrics anteriors a la invenció dels aparells destinats a les mesures meteorològiques.[1][2]
La paleoclimatologia és també una branca de la geologia històrica que estudia els climes al llarg del temps i les causes de llurs variacions, mitjançant la interpretació dels indicadors paleoclimàtics que han depès del clima i també utilitzant mètodes físics, com són la relació dels isòtops de l'oxigen (O18 i O¹⁶). Els indicadors són biològics (els fòssils i llur ecologia), sedimentològics (evaporites, paleosòls, til·lites), morfològics i de la morfologia climàtica. Les causes dels canvis climàtics poden ser agrupades en dos grups: 1) hipòtesis astronòmiques, com les variacions de la radiació solar, dels períodes orbitals, i 2) hipòtesis terrestres: variacions de l’albedo, enterboliment volcànic, efecte de relleu, variacions del CO2 atmosfèric, de la salinitat marina, migració dels pols i teoria de plaques.[3]