Cổ sinh vật học, thỉnh thoảng gọi là palaeontology (/ˌpeɪliɒnˈtɒlədʒi, ˌpæli-, -ən-/) là ngành khoa học nghiên cứu về sự sống trước, và đôi khi bao gồm thời kỳ bắt đầu của Kỷ Holocene (khoảng 11,7 Ka BP (Mega/Kilo annum before present: triệu/ngàn năm trước)). Nó bao gồm các nghiên cứu hóa thạch để tìm hiểu về sự tiến hóa (evolution) và tương tác giữa các sinh vật cổ đại và môi trường sống của chúng (Cổ sinh thái). Các nghiên cứu về Cổ sinh vật học đã được ghi chép lại từ trước đây khoảng thế kỷ 5 trước Công Nguyên. Ngành khoa học được thành lập từ thế kỷ 18 như một kết quả của công cuộc nghiên cứu của Georges Cuvier về giải phẫu so sánh (comparative anatomy), và phát triển nhanh chóng vào thế kỷ 19. Thuật ngữ này được bắt đầu từ tiếng Hy Lạp παλαιός, palaios, "old, ancient", ὄν, on (gen. ontos), "being, creature" and λόγος, logos, "speech, thought, study".[1]Cổ sinh vật học là nằm trên ranh giới giữa Sinh học và Địa chất học, nhưng khác với Khảo cổ học ở việc chúng không nghiên cứu về Người hiện đại về giải phẫu. Hiện tại ngành sử dụng các kỹ thuật được rút ra từ phạm vi rộng các nghiên cứu về khoa học, bao gồm Hóa sinh, Toán học, và Kỹ thuật. Vệc áp dụng các kỹ thuật này đã giúp các nhà cổ sinh vật học khám phá rất nhiều về lịch sử tiến hóa của sự sống, hầu như đã quay trở lại được thời gian khi bắt đầu có hỗ trợ sựu sống trên Trái Đất, khoảng 3,8 tỷ năm trước. Với sự phát triển của tri thức, cổ sinh vật học đã phát triển các chuyên ngành, một số tập trung vào sự khác nhau giữa các nhau của các hóa thạch của các sinh vật trong khi số còn lại nghiên cứu về Cổ sinh thái học và môi trường cổ đại, chẳng hạn như cổ khí hậu học.Xác hóa thạch và hóa thạch dấu vết là những bằng chứng tiêu biểu về sự sống cổ đại, và các bằng chứng Địa hóa học đã góp phần giải mã về sự tiến hóa của sự sống trước khi có những sinh vật đủ lớn có thể để lại xác hóa thạch. Việc tính toán thời gian của chúng là cần thiết nhưng lại khó khăn: đôi khi các lớp đá liền kề lại có thể được định tuổi bằng đồng vị phóng xạ, điều đó cho ta xác định tuổi tuyệt đối với sự chính xác trong khoảng 0.5% nhưng hầu hết các nhà cổ sinh vật học phải dựa trên sự tương đối bằng cách giải các "jigsaw puzzles" của Sinh địa tầng ( sự sắp xếp của các lớp đá từ trẻ nhất đến lâu đời nhất). Việc phân loại các sinh vật cổ đại cũng khó khăn không kém khi nhiều phương pháp lại không phù hợp với Linnaean taxonomy phân loại sinh vật sống, và các nhà cổ sinh vật học thường sử dụng miêu tả theo nhánh học để vẽ nên "cây gia phả" tiến hóa. Cuối thế kỷ 20 diễn ra sự phát triển của phát sinh chủng loại phân tử, cho thấy sự liên quan chặt chẽ của các sinh vật bằng cách đo lường sự giống nhau về DNA trong bộ gen của chúng. Phát sinh phân tử còn được sử dụng để đo thời gian khi các giống loài phân hủy, nhưng lại có sự tranh cãi về độ tin cậy của đồng hồ phân tử phân tử mà việc ước tính đó phụ thuộc vào