Paleontologia (gr. παλαιός palaiós „stary”, ṓn „istniejący”, λόγος lógos „nauka”) – nauka z pogranicza biologii i geologii, zajmująca się organizmami kopalnymi, wyprowadzająca na podstawie skamieniałości i śladów działalności życiowej organizmów wnioski ogólne o życiu w przeszłości[1][2]. Za pioniera paleontologii uważa się francuskiego uczonego, Gorgesa-Louisa Leclerca, który w XVIII w. wykazał, że skamieniałości to w rzeczywistości szczątki wymarłych organizmów[2].
Z paleontologią związany jest jeszcze jeden termin – paleobiologia, oznaczający nurt zajmujący się biologiczną interpretacją danych paleontologicznych[2].