約 35 億年前の岩石から単細胞生物の化石が発見されており、生命の化学的痕跡（生物由来と推定される炭素同位体）はさらに昔にさかのぼる可能性があります。 化石が生命の歴史を語る上で不完全な記録であることは否定できない事実であり、特に軟体動物やクラゲのように保存性の悪い生物についてはその傾向が強い。 しかし、腕足類、三葉虫、軟体動物、脊椎動物など、丈夫な骨格を持つ動物については、化石記録の質は驚くほど良い。

古生物学という大きなくくりのもとには、多くの下位分野が存在する。 現代の古生物学者の大半は、化石の記載と進化の歴史、すなわち系統の解読に力を注いでいる。 古生物学者は、単細胞の原核生物、真核生物、植物、無脊椎動物、脊椎動物など、特定のグループの化石を専門に扱う傾向がある。 このような研究活動を通じて、生命の進化や多様化について理解を深めています。 また、化石は進化の長期的な記録であるため、科学者は進化の過程をより良く理解することができる。 実際、植物的漸進主義や断続的平衡主義などの進化論は、化石記録から直接導き出されたパターンに基づいているのである。

最後に、今日の古生物学者の多くは、残念ながら現代の環境問題でもある大量絶滅の現象に直接関係する研究に従事している。 古生物学者は、地球外からの影響など、地球規模で生態系全体を衰退させる原因となりうるものについて、絶滅の記録を時間軸で追うことで、ユニークな洞察を得ることができるのです。 また、大規模な絶滅の後の生物の回復の時期や性質についても理解することができる。