고생물(古生物, paleontology)은 지구의 역사 속에서 존재했던 생물체와 그들의 생태를 연구하는 과학 분야이다. 고생물학은 화석을 통해 과거의 생명체, 생태계, 진화 과정, 및 환경 변화를 이해하는 데 집중한다. 고생물학자들은 주로 식물, 동물, 곰팡이 등 다양한 생물체의 화석을 분석하여 과거 생물의 형태와 생태적 상호작용을 밝힌다.

고생물학 연구에 사용되는 주요 자료는 고화석이다. 고화석은 생물체의 뼈, 껍데기, 잎사귀와 같은 물리적 증거일 뿐만 아니라, 생물체의 활동과 생리적 특성을 나타내는 흔적화석도 포함된다. 이러한 화석은 여러 지층에서 발견되며, 각 지층은 특정한 시대를 대표한다.

고생물학은 생물의 진화에 대한 통찰을 제공한다. 이를 통해 고대 생물들이 어떻게 변화하고 적응했는지, 그리고 멸종과 생존의 원인을 탐구할 수 있다. 중요한 고생물학적 발견으로는 공룡 화석, 고대 포유류, 그리고 해양 생물들이 포함되며, 이들은 생물 진화의 과정을 이해하는 데 핵심적인 역할을 한다.

고생물학의 연구 방법으로는 화석의 발굴, 분석, 그리고 고생태학적 복원을 포함한다. 현대 기술의 발전으로 정밀한 3D 스캐닝, DNA 분석, 그리고 방사성 동위원소 연대 측정 기술이 적용되어, 과거 생물체에 대한 새로운 사실이 밝혀지고 있다.

이와 함께 고생물학은 환경 변화, 기후 변화, 그리고 생물 다양성의 변화를 연구하는 데 중요한 역할을 한다. 고생물학적 연구는 지구의 과거를 이해하고, 현재의 환경 문제 해결에 기여하는 데 중요한 정보를 제공한다.