Παλαιοντολογία είναι η επιστήμη η οποία μελετά τους αρχαίους (παλαιούς) οργανισμούς (όντα) που έζησαν στη Γη.
Τον όρο «Παλαιοντολογία» τον ανέφερε πρώτος o Cuvier στο τέλος του 18ου αιώνα, αλλά λείψανα τέτοιων οργανισμών είχαν γίνει αντιληπτά από τον άνθρωπο πολύ νωρίτερα. Για παράδειγμα, ο Ξενοφάνης ο Κολοφώνιος (570–480 π.Χ.) προσπάθησε να εξηγήσει τα θαλάσσια κοχύλια που έβλεπε στα βουνά.