Paleontologija je znanost koja se bavi proučavanjem davno izumrlih živih bića geološke prošlosti. Ona istražuje tajne života koji se odvijao milijardama, milijunima, i tisućama godina prije nego se pojavio čovjek. Okamenjeni ostaci života iz raznih davnih i pradavnih razdoblja zemljine geološke prošlosti pomažu nam rekonstruirati dijelove tih mističnih doba. Pomoću fosila pokušavamo dobiti odgovore kako su pojedine biljke ili životinje izgledale, čime su se hranili, kakav je bio okoliš u kojem su obitavali, i dr. Pa, ipak, otkrivanje prošlosti pomoću fosila nije niti jednostavno niti lagano. Fosili nam ne otkrivaju sve tajne nekadašnjeg života. I dalje je mnoštvo nepoznanica. I dalje ne znamo pouzdano kakva je bila boja tijela tih izumrlih životinja, jesu li se i kako glasali, kako ponašali. Stoga nije čudno da se često paleontologiju uspoređuje sa detektivskom znanošću, jer od pronađenih dijelova treba otkriti što više podataka, kako bi se mogla napraviti rekonstrukcija izgleda ili dobiti cijelovitija slika ondašnjih zbivanja.
Mnoštvo fosila već je pronađeno, ali ih još mnogo čeka da budu otkriveni. Broj pronađenih fosilnih ostataka neprestano se povećava, a samim tim paleontolozima se pruža i bolji uvid u geološku prošlost, u doba koja su se u mnogočemu razlikovala od našeg današnjeg svijeta. U paleontologiji je osobito važno uspoređivanje fosila s današnjim živim bićima kako bi se mogao što potpunije sagledati život i događaji u geološkoj prošlosti.
Posao paleontologa vrlo je zanimljiv i dinamičan. Počinje istraživanjem te pronalaženjem fosila na terenu, u prirodi, a nastavlja se njihovom obradom u laboratoriju i proučavanjem te stručnom i znanstvenom interpretacijom. Rezultati paleontoloških istraživanja važni su za rekonstrukciju razvoja (evoluciju) živih bića, pomažu procjeni starosti stijena u kojima se javljaju, a važni su i u gospodarstvu, jer pomažu pri pronalaženju prirodnih resursa potrebnih za svakodnevni život, ugljena, nafte i plina.
Paleontologiju možemo s obzirom na veličinu fosila, iz praktičnih razloga, razdijeliti na mikro i makropaleontologiju. To nisu zasebne discipline jer su im ciljevi i metode istraživanja jednaki, a razlikuju se samo po tehnikama promatranja i preparianja. Mikropaleontologija se bavi istraživanjem mikroskopski sitnih fosila, a makropaleontologija proučava fosilne ostatke biljaka i životinja vidljivih golim okom, bez pomagala. To su fosili čija je veličina od nekoliko milimetara do nekoliko metara.
Prema predmetu istraživanja u paleontologiji su tri glavne grane: paleozoologija, koja proučava životinje geološke prošlosti, paleobotanika koja proučava biljke geološke prošlosti, i paleoantropologija koja proučava porijeklo i razvoj ljudi. Uz njih, postoje i druge paleontološke discipline, kao npr. paleoekologija koja se bavi istraživanjem uvjeta života u geološkoj prošlosti. U svojim istraživanjima paleontologija se preklapa i nadopunjeje s geologijom, te s botanikom, biologijom, zoologijom, ekologijom, i drugim disciplinama koje proučavaju živa bića i njihovo djelovanje.
Za početke paleontologije u Hrvatskoj neosporne zasluge ima Ljudevit Farkaš Vukotinović koji je, premda samouki, prvi počeo istraživati, planski prikupljati i stručno obrađivati fosilnu građu. Zaslužan je važan nalaz u podsusedskom kamenolomu 1870. godine, kada je otkrio fosilne ostatke "Zagrebačkog kita" (Mesocetus agrami). Radeći na fosilnim nalazima iz Podsuseda kraj Zagreba, postavio je nekoliko holotipova, jedinstvenih, prvi puta opisanih primjeraka rodova i vrsta, što je od iznimne znanstvene važnosti. To iznimno vrijedno i dragocjeno fosilno blago iz geološke povijesti naših krajeva, posebice zagrebačke okolice čuva se u Geološko-paleontološkom odjelu Hrvatskoga prirodoslovnog muzeja. Snažan poticaj razvoju paleontološke struke stvoren je dolaskom Gjure Pilara, prvog hrvatskog školovanog geologa. Pilar je ubrzo postao i prvi profesor geologije, mineralogije, petrografije i paleontologije na Zagrebačkom sveučilištu, čime je postavio temelje za stručni daljnji napredak i razvoj struke.
Razvoju hrvatske paleontologije od sredine 19. stoljeća do danas doprinijeli su mnogi naši znameniti geolozi – paleontolozi, osobito Dragutin Gorjanović Kramberger, Marijan Salopek, Vanda Kochansky-Devidé, Mirko Malez, Ante Polšak, Milan Herak, Ana Sokač i mnogi drugi.