Die Paläoökologie oder Palökologie ist die Lehre von den fossilen Lebensräumen und deren Lebensgemeinschaften, betrachtet also die Ökosysteme der erdgeschichtlichen Vergangenheit.
Das Fach ist zumeist keine eigene akademische Disziplin, sondern in den Nachbarwissenschaften wie Geographie, Paläontologie, Archäobotanik oder Archäologie integriert.