מבחינה אטימולוגית, פליאונטולוגיה היא מילה המורכבת משלושה מונחים יווניים: פלאיות (קדומות), אונטוס (להיות) ולוגואים (מסכת, מחקר). להיות מובן כמדע החוקר את היצורים הצמחיים ובעלי החיים של התקופות הקודמות או קודמות לזה הנוכחי, המבוסס על שרידי המאובנים שלהם.
בסלעי משקע יש בדרך כלל שרידים של יצורים חיים מתקופות אחרות. יצורים אלו עברו שינוי קיצוני באופיים, לאחר שאיבדו כמעט את כל החומרים או הצמחים, ולעיתים לחלוטין, שהוחלפו במינרל אחר או חומר אורגני אחר. פעולה זו בוצעה בדיוק כה מוחלט, עד שהישויות משמרות, לא רק את הצורה והמראה, אלא את הפרטים הקטנים ביותר בארגון שלהם.
פליאונטולוגיה היא מדע בסיסי בתחום הגיאולוגיה והביולוגיה, והיא מהווה אחד ממקורות המידע העשירים ביותר על תולדות החיים; מחקריו מספקים גם מידע רב על היבטים אחרים בהיסטוריה של כדור הארץ כמו אירועים גיאולוגיים, שינויים גאוגרפיים שהתרחשו לאורך זמן, אקלים שהיה, גיל שכבות קרום כדור הארץ וסביבות משקעים עתיקות..
בתחילת המאה ה -19, כאשר נקבעו עקרונות היסוד של הגיאולוגיה המודרנית, לא היה ידוע על טבען האמיתי של מאובנים. כשקבעו את יישומה בתארוך היחסי של שכבות קרום כדור הארץ והביטו בתועלתו בקביעת סביבות משקעים קדומות, הפליאונטולוגיה התאגדה כמדע פורמלי.
בהתחשב עד כמה תחום הפליאונטולוגיה רחב ומגוון, עליך להיעזר בטכניקות וידע ממדעים אחרים, תוך שימוש בשיטות ניתוח כימי ופיזיקלי, כמו גם ניתוח מתמטי וסטטיסטי. פליאונטולוגיה תומכת ומסתמכת על סטרטיגרפיה, משקעים, פטרוגרפיה, זואולוגיה, בוטניקה, גנטיקה, אמבריולוגיה, אקולוגיה, שיטתיות או כל תחום אחר שיש בו הבנה טובה יותר של מאובנים.
פליאונטולוגיה מחלק בתחום המחקר שלה לתוך דיסציפלינות שונות, כגון paleobiology, paleobotany, palaeozoology (זה שונה פליאונטולוגיה חוליות חוליות פליאונטולוגיה), הסטרטיגרפי פליאונטולוגיה (biostratigraphy), biochronology, palaeoecology, palaeogeography, paleobiogeography, ו palaeoychnology.
כמו כן, קיומם של מאובנים בגודל מופחת העדיף את הופעתה של המיקרופליאונטולוגיה העוסקת בצורות מאובנות המייצגות אופי מיקרוסקופי.
