Paleontologia on tutkimus muinaisesta tai esihistoriallisesta elämästä maan päällä. Sen päätavoite on tutkia kasvi- ja eläinlajien kehitystä sekä maapallon muinaisia ekosysteemejä ja koko ilmasto. Vaikka paleontologia koskee elämää, se on itse asiassa geologian haara; fyysisen luonteen tutkiminen.
Paleontologia käyttää organismien fossiileja spekuloidakseen olosuhteita maapallolla elinaikanaan. Tiettyjen eliölajien muutokset auttavat myös vastaamaan evoluutioon liittyviin kysymyksiin. Koska fossiileja on upotettu erityyppisiin kalliomuodostelmiin, paleontologia perustuu geologiaan, joten nämä kaksi liittyvät läheisesti toisiinsa. Tarkastelemalla fossiileja, niiden koostumusta, sijoittelua ja ympäröivää säilynyttä ympäristöä paleontologit voivat poimia ilmaston ja sen muutokset tietyn ajanjakson aikana.
Koska paleontologia on geologian osa -alue, myös paleontologian haaraan kuuluu useita erikoisaloja. Näitä alaryhmiä ovat mikropaleontologia, paleobotny ja paleozoology. Mikropaleontologia viittaa fossiilisten mikro -organismien, kuten yksisoluisten olentojen tai itiöiden ja kasvien elämän siitepölyn, tutkimukseen. Paleobotny on kiinnostunut fossiilisista kasveista ja paleozoology on kiinnostunut eläinten fossiileista, kuten dinosauruksista ja alkukantaisista ihmisistä.
Akateemisen ja tieteellisen merkityksen lisäksi paleontologiasta on hyötyä kaivosteollisuudessa. Koska geologisten muodostumien ikä on ratkaisevan tärkeää eri syistä, paleontologia on hyödyllinen, koska se on systemaattinen lähestymistapa fossiilien iän määrittämiseen. Kallion fossiileja tarkasteltaessa paleontologi voi nopeasti määrittää kiven iän, mikä on helpompi prosessi kuin kallion iän määrittäminen pelkästään sen fyysisten ominaisuuksien perusteella.
Vaikka paleontologiaa ei pidetä yleisesti suojelutieteenä, se on korvaamaton ymmärryksemme maapallolla luonnostaan esiintyvästä ympäristöstä ja ilmastosykleistä, mikä auttaa ymmärtämään, missä me ihmisinä sovimme nykyiseen ympäristökriisiimme. Vielä tärkeämpää on, että maapallo on käynyt läpi erilaisia lämpenemisen ja jäähtymisen syklejä, paleontologia voi antaa meille käsityksen siitä, miten organismit reagoivat; sopeutuvatko he tai tuhoutuvat. Vaikka monet ihmiset syyttävät nopeasti ihmisiä nykyään kohtaamistamme ympäristöongelmista, paleontologia tutkii samanlaisia tapahtumia planeetallamme kauan ennen kuin meillä oli mahdollisuus muuttaa sitä. Tämä voi antaa meille korvaamatonta tietoa mahdollisista ratkaisuista lisävahinkojen ehkäisemiseksi tai hidastamiseksi.