研究动物化石的学科。下分古无脊椎动物学和古脊椎动物学。古无脊椎动物学研究无脊柱动物化石，如原生动物（即极其微小的单细胞动物）、蛇类、珊瑚和海星等多种多样的动物化石。古脊椎动物学研究鱼、爬行动物、鸟和哺乳类等有脊柱的动物。