Die Paläontologie (altgriechisch παλαιός palaiós „alt“, ὤν ōn, Gen. ὄντος óntos „seiend“ und -logie) ist die Wissenschaft von den Lebewesen und Lebewelten der geologischen Vergangenheit. Gegenstand paläontologischer Forschung sind Fossilien (lateinisch fossilis „ausgegraben“), das heißt, in Sedimentgesteinen vorkommende körperliche Überreste sowie sonstige Hinterlassenschaften und Zeugnisse von Lebewesen, die älter als 10.000 Jahre sind.
Der französische Zoologe und Anatom Henri de Blainville führte 1825 den Begriff Paläontologie ein, der allmählich die älteren Bezeichnungen Oryktologie (griechisch ὀρυκτός oryktós „ausgegraben“) und Petrefaktenkunde (lateinisch petrefactum „versteinert“) ersetzte.