A ciência dos seres vivos de eras geológicas passadas significa o termo paleontologia (grego: palaiós = velho, ontos = aquilo que é e logos = ensino).
A paleontologia lida com o desenvolvimento da vida (evolução) na Terra há milhões e bilhões de anos. Isso é pesquisado com base em restos preservados na rocha, os fósseis.
Os paleontólogos estudam a evolução das espécies no tempo (evolução e extinção) e no espaço (paleobiogeografia). Além disso, os paleontólogos pesquisam as propriedades e estruturas dos antigos paleoecossistemas (paleoecologia).
Além disso, os paleontólogos estudam formas de vida modernas, ecossistemas e processos naturais (actuopaleontologia), principalmente em projetos de pesquisa junto com biólogos, geólogos, mineralogistas, químicos, físicos e engenheiros.
Finalmente, com base em fósseis, os paleontólogos podem determinar a idade relativa das rochas (bioestratigrafia).