Paleontologia (grezierazko παλαιος "antzinako", οντος "izakia" eta λογος "zientzia") iragan denboretako izaki bizidunak eta biosferaren eboluzioa aztertzen duen zientzia da. Lan hau fosilen bidez egiten du. Definizio hau Ducrotay de Blainvillek eta Fischer Von Waldheimek eman zioten 1825 eta 1934an hurrenez hurren.
Fosilak ez ezik izaki bizidunek oro har utzitako arrastoak ere ikertzen ditu paleontologiak. Paleontologia, beraz Biologia eta Geologiaren arteko Zientzia kontsideratuta dago. Paleontologiari esker Denbora Geologikoaren Eskalan sakontzea lortu da, bereziki, Mikropaleontologiak eskaintzen dituen datuak direla eta. Lurrean beste aroetan bizi izan ziren organismoak edo haien jardueraren aztarnak aztertzen ditu hainbat aldetatik, bizi izan ziren ingurunearekin izan zitzaketen harremanak bilatu eta denborazko ordena egokian ezartzen saiatzen dela. Hori dela eta, ez da zientzia deskribatzaile soila, zeren iraganeko izaki bizien ezagupen anitzez sakonagoa lortzea baitu xedea, bai izaki haien bizieraz, bizi izan zireneko giroaz, haien desagerpenaren arrazoiez, etab. Iraganean Biologiaren edota Geologiaren adartzat hartu izan bada ere, zientzia ongi finkatua eta autonomoa da; adjektibo hori du, hain zuzen, egokiena, metodologia berezia eta berezko doktrina duelako. Haren osagai historikoak, iraganaren ikerketa den aldetik, honako hau esanarazi zion Jean Albert Gaudryri: Izadiaren Historia, Paleontologiaren aurkikuntzei esker, Historia da hitzaren zentzu jatorrenean.
Paleontologiaren muina taxonomia da, hau da, fosilak eta animaliak taxon izeneko talde ordenatu eta naturaletan sailkatzea. Taxoi horiek hierarkia mailatan ordenatzen dira, taldeen arteko erlazioak argi ikusi eta eboluzio ikuspegia argi hauteman ahal izango den modua, halakorik ziurta daitekeen neurrian.