Etimològicament, Paleontologia és una paraula composta per tres termes grecs: Palaios (antic), ontos (ser), i logos (tractat, estudi). Entenent com la ciència que estudia els éssers vegetals i animals dels períodes pretèrits o anteriors a l'actual, que es basa en les restes fòssils dels mateixos.
A les roques sedimentàries solen trobar restes d'éssers vius procedents d'altres eres. Aquests éssers, han sofert un canvi radical en la seva naturalesa, havent perdut gairebé tota i de vegades del tot, la matèria animal o vegetal, que va ser reemplaçada per una altra mineral o inorgànica. Aquesta operació es va fer amb una exactitud tan completa, que els éssers conserven, no només la forma i aspecte, sinó els més petits detalls de la seva organització.
La Paleontologia és una ciència bàsica dins el camp de la geologia i la biologia, constitueix una de les font d'informació més rica sobre la història de la vida; seus estudis també aporten gran quantitat d'informació sobre altres aspectes de la història de la Terra com són esdeveniments geològics, canvis geogràfics que s'han donat a través de el temps, climes que han existit, edat dels estrats de l'escorça terrestre i ambients sedimentaris antics.
A inicis de segle XIX, en què es van establir els principis bàsics de la geologia moderna, no es coneixia la veritable naturalesa dels fòssils. A l'determinar la seva aplicació en la datació relativa dels estrats de l'escorça terrestre i albirar la seva utilitat en la determinació dels ambients sedimentaris antics, la Paleontologia va arribar a consolidar-se com a ciència formal.
Atès el ampli i variat que és el camp de la paleontologia, necessita recórrer a tècniques i coneixements d'altres ciències, utilitzant mètodes d'anàlisis químiques i físics així com anàlisis matemàtiques i estadístiques. La paleontologia dóna suport i es recolza en la estratigrafia, sedimentologia, petrografia, zoologia, botànica, genètica, embriologia, ecologia, sistemàtica, o qualsevol altra àrea que repercuteix una millor comprensió dels fòssils.
La paleontologia divideix el seu camp de recerca en diferents disciplines, com ara paleobiologia, paleobotànica, paleozoologia (es diferencia en paleontologia d'invertebrats i paleontologia de vertebrats), paleontologia estratigràfica (bioestratigrafía), biocronologia, paleoecologia, paleogeografia, paleobiogeografia, i Paleoicnología.
Així mateix, l'existència de fòssils de mida reduïda ha afavorit l'aparició de la micropaleontologia, que s'ocupa de les formes fossilitzades que representen un caràcter microscòpic.
