A inicios del siglo XIX, en que se establecieron los principios básicos de la geología moderna, no se conocía la verdadera naturaleza de los fósiles. Al determinarse su aplicación en la datación relativa de los estratos de la corteza terrestre y vislumbrar su utilidad en la determinación de los ambientes sedimentarios antiguos, la Paleontología llegó a consolidarse como ciencia formal.
Dado lo amplio y variado que es el campo de la paleontología, necesita recurrir a técnicas y conocimientos de otras ciencias, utilizando métodos de análisis químicos y físicos así como análisis matemáticos y estadísticos. La paleontología apoya y se apoya en la estratigrafía, sedimentología, petrografía, zoología, botánica, genética, embriología, ecología, sistemática, o cualquier otra área que repercute una mejor comprensión de los fósiles.
La paleontología divide su campo de investigación en distintas disciplinas, tales como paleobiología, paleobotánica, paleozoología (se diferencia en paleontología de invertebrados y paleontología de vertebrados), paleontología estratigráfica (bioestratigrafía), biocronología, paleoecología, paleogeografía, paleobiogeografía, y paleoicnología.
Asimismo, la existencia de fósiles de tamaño reducido ha favorecido la aparición de la micropaleontología, que se ocupa de las formas fosilizadas que representan un carácter microscópico.
