Etymologicky je paleontológia slovo zložené z troch gréckych výrazov: palaios (staroveký), ontos ( budúci ) a logos (traktát, štúdium). Chápe sa ako veda, ktorá študuje rastlinné a živočíšne bytosti minulých alebo predchádzajúcich súčasných období, ktorá je založená na fosílnych pozostatkoch z nich.
V sedimentárnych horninách sú zvyčajne zvyšky živých bytostí z iných epoch. Tieto bytosti prešli radikálnou zmenou svojej povahy, keď stratili takmer všetku a niekedy aj úplne živočíšnu alebo rastlinnú hmotu, ktorá bola nahradená inou minerálnou alebo anorganickou látkou. Táto operácia bola vykonaná s takou úplnou presnosťou, že bytosti zachovávajú nielen tvar a vzhľad, ale aj najmenšie podrobnosti svojej organizácie.
Paleontológia je základnou vedou v oblasti geológie a biológie a predstavuje jeden z najbohatších zdrojov informácií o histórii života; Jeho štúdie tiež poskytujú veľké množstvo informácií o ďalších aspektoch histórie Zeme, ako sú geologické udalosti, geografické zmeny, ktoré sa vyskytli v čase, existujúce podnebie, vek vrstiev zemskej kôry a starodávne sedimentárne prostredie..
Na začiatku 19. storočia, keď sa ustanovili základné princípy modernej geológie, nebola známa skutočná podstata fosílií. Pri určovaní jej použitia pri relatívnom datovaní vrstiev zemskej kôry a pri pohľade na jej užitočnosť pri určovaní starodávneho sedimentačného prostredia sa paleontológia upevnila ako formálna veda.
Vzhľadom na to, aká rozsiahla a rôznorodá je oblasť paleontológie, je potrebné čerpať z techník a poznatkov z iných vied s využitím metód chemickej a fyzikálnej analýzy, ako aj matematickej a štatistickej analýzy. Paleontológia podporuje a spolieha sa na stratigrafiu, sedimentológiu, petrografiu, zoológiu, botaniku, genetiku, embryológiu, ekológiu, systematiku alebo inú oblasť, ktorá lepšie rozumie fosíliám.
Paleontológia rozdeľuje svoju oblasť výskumu na rôzne disciplíny, ako je paleobiológia, paleobotanika, paleozoológia (líši sa paleontológiou bezstavovcov a paleontológiou stavovcov), stratigrafická paleontológia (biostratigrafia), biochrónia, paleoekológia, paleogeografia, paleobiogeografia a paleoochnológia.
Rovnako existencia malých fosílií uprednostnila vzhľad mikropaleontológie, ktorá sa zaoberá fosilizovanými formami, ktoré predstavujú mikroskopický charakter.
