Elle se divise en deux domaines principaux : la paléobiologie qui étudie les animaux,la paléobotanique qui fait de même pour les végétaux. Il y a plusieurs sous-catégories, par exemple, l'étude des grains de pollens, des excréments ou des traces laissées lors des déplacements animals.

A l'aide des fossiles, que l'on retrouve dans les roches, on tente de reconstituer les êtres vivants tels qu'ils étaient, leur environnement et l'époque à laquelle ils ont vécus.

L'utilisation de caractères prévalants aujourd'hui pour tirer des conclusions sur les mondes d'hier est souvent utilisée : c'est l'actualisme.