Paleontologie is die wetenskaplike bestudering van lewe wat bestaan het voor die begin van die Holoseen (rofweg 5000 jaar gelede) of soms aan die begin daarvan. Dit handel oor die versteende oorblyfsels van lewensvorme of fossiele – hul ouderdom, oorsprong en klassifikasie. Dit sluit ook in die bestudering van evolusie en die wisselwerkings van organismes met mekaar en hul omgewing. ’n Paleontoloog is ’n wetenskaplike wat fossiele ondersoek. Paleontologiese waarnemings dateer uit die 5de eeu v.C. Die wetenskap het in die 18de eeu gevestig geraak as gevolg van die werk van Georges Cuvier oor vergelykende anatomie en het in die 19de eeu vinnig ontwikkel. Die term kom van die Griekse παλαιός, palaios "oud, antiek", ὄν, on "wese", en λόγος, logos "spraak, gedagtes, studie". Paleontologie lê op die grens tussen biologie en geologie, maar verskil van argeologie daarin dat dit die studie van die anatomies moderne mens uitsluit. Dit gebruik tegnieke uit ’n groot verskeidenheid wetenskappe, insluitende biochemie, wiskunde en die ingenieurswese.