研究地质时期各类动物的形态特征、系统分类、演化及分布的学科。对于确定地层的地质年代，进行地层的划分和对比，研究古地理演变和矿产形成规律，进行地质勘探工作都极为重要，对于研究动物界的演化历史也有重要意义。根据研究的对象，可分为古无脊椎动物学和古脊椎动物学，并包括微体古生物学的一部分。