Suvremena paleontologija postavlja drevni život u njegov kontekst, proučavajući kako su dugoročne fizičke promjene globalne geografije ("paleogeografija") i klime ("paleoklima") utjecale na evoluciju života, kako su ekosustavi reagirali na te promjene, i zauzvrat promijenili planetarni okoliš, te kako su ti međusobni odzivi utjecali da današnju bioraznolikost. Dakle, paleontologija se preklapa s geologijom, proučavanjem stijena i formacija stijena, te s botanikom, biologijom, zoologijom, i ekologijom, disciplinama koje proučavaju živa bića i njihovu interakciju. Polenologija je proučavanje peluda, suvremenog ili fosilnog.

Glavne grane paleontologije su:

• paleozoologija (životinje),
• paleobotanika (biljke),
• mikropaleontologija (mikrofosili).

Postoje mnoge podgrane koje se tek razvijaju.

Fosili su već bili poznati primitivnim ljudima i ponekad su ispravno smatrani ostacima drevnih organizama. Organizirano proučavanje paleontologije potječe iz kasnog 18. stoljeća.