Terwijl andere takken van de aardewetenschap, zoals geologie en biologie, ook bijdragen aan het begrijpen van veranderingen in het verleden, richt paleontologie zich specifiek op:

* fossielen: Analyse van de overblijfselen van oude organismen om levensvormen en ecosystemen uit het verleden te begrijpen.

* Stratigrafie: Het bestuderen van rotslagen en hun sequenties om de volgorde en timing van gebeurtenissen uit het verleden te bepalen.

* paleoclimatologie: Reconstructie van klimaten uit het verleden met behulp van verschillende methoden zoals ijscores, boomringen en sedimentanalyse.

Paleontologie is dus de primaire discipline van de aardwetenschappen die de geschiedenis van het leven en de fysieke omgeving van de aarde bestudeert door de studie van fossielen en geologisch bewijs.