Paläontologen untersuchen Kreaturen aus der Antike anhand fossiler Beweise, Geologie, Modelle und Simulationen, die ihnen helfen, vergangene Umgebungen, geologische Ereignisse und die Geschichte des Lebens zu verstehen. Während Paläontologen in der öffentlichen Meinung mit dem Studium der Dinosaurier, ihr Fachgebiet untersucht auch mikroskopische Kreaturen, Pflanzen und prähistorische Menschen.
Paläontologen sind unter einer Definition Wissenschaftler, die das Leben vor dem Holozän untersuchen, der Epoche, die vor 11.700 Jahren begann und bis heute andauert. Daher sind Wissenschaftler, die ausgestorbene Tiere der gegenwärtigen Epoche untersuchen, selbst Tiere, die seit Jahrhunderten ausgestorben sind, wie der Auerochse, technisch gesehen keine Paläontologen, es sei denn, die Überreste des Tieres stammen aus der Zeit vor 11.700 Jahren. Die Paläontologie hat erhebliche Überschneidungen mit den Bereichen Biologie und Geologie, nutzt aber auch technische Prinzipien, um die Art und Weise zu entdecken, wie sich fossile Tiere bewegt und gelebt haben, und die Chemie, um Fossilien zu datieren und die Zusammensetzung fossiler Beweise zu bestimmen.