古生物学，说得简单一些就是生命科学和地球科学汇合的一门交叉科学，是生命科学中唯一具有历史科学性质的时间尺度的一个独特分支，是研究生命起源、发展历史、生物宏观进化模型、节奏与作用机制等历史生物学的重要基础和组成部分；同时也是地球科学的一个分支，研究保存在地层中的生物遗体、遗迹、化石，用来确定地层的顺序、时间，了解地壳发展的历史，推断地质史上水陆分布、气候变迁和沉积矿产形成及分布的规律。
由于研究对象不同，古生物学又可以分为两大分支：古植物学和古动物学。随着现代生产与发展的需要和科学研究的深化，古植物学又划分出了古孢粉学和古藻类学；古动物学分出了古无脊椎动物学和古脊椎动物学；古人类学不仅是人类学的分支学科，也是古脊椎动物学的分支学科；根据个体微小的动植物化石或大生物体微小部分的研究，又形成了微体古生物的分支学科，这种分支无论是在理论上，还是实践上都具有重要的意义。