Paläontologie (griech. palaios = alt, on = das Seiende, logos = Lehre) ist die Wissenschaft/Lehre von der Entwicklung der Lebewesen. Sie beschäftigt sich mit der Erforschung von vorzeitlichen Lebewesen aus Sediments- und Gesteinsschichten.

Die Paläontologie ist unabdingbar, wenn es darum geht Argumente für die Evolutionstheorie zu finden und zu geben. Evolution ist ein langer Prozess, der mit der Entwicklung von Arten einhergeht. Paläontologische Funde lassen Vergleiche zwischen verstorbenen und noch lebenden Individuen zu und auf diese Weise können Verbindungen geknüpft- und neue Hypothesen aufgestellt werden. Denn wie ließe sich etwa die Stammesgeschichte des Menschen nachweisen, wenn nie zahlreiche Fossile gefunden worden wären, die die Entwicklung von affenartigen Wesen bishin zur Gattung Homo aufzeigen würde?

Fossilien (lat. fossilis = ausgegraben) sind erhaltene Spuren von Pflanzen und Tieren vergangener Erdzeitalter. Dabei können Fossilien als Körperfossil (das Lebewesen selbst) oder als Spurenfossil (Spuren des Lebewesens, etwa Abdrücke) auftreten.
Evolutionär verdeutlichen Fossilien den Artenreichtum und das Auftreten und Verschwinden von Individuen der vergangenen Erdgeschichte. Außerdem helfen sie bei der Erstellung von phylogenetischen Systematiken, wo es u.a. darum geht, welche Organismen sich woraus entwickelt haben.

Gesteinsstratigraphie: Untere Schichten sind immer älter als die oberen Schichten. So lassen sich relative Aussagen nach dem Schema "Fossil 1 ist älter als Fossil 2" treffen.

Biostratigraphie: Mithilfe von Leitfossilien lassen sich relative Aussagen zum Alter von umliegenden Gesteinsschichten machen. Leitfossilien sind für ihre Zeit typische Lebewesem gewesen. Findet man zwei Leitfossilien an verschiedenen Orten sind die Schichten ungefähr gleich alt.
Damit eine Eingrenzung überhaupt möglich ist, darf ein Leitfossil:
a) nur eine kurze Zeit existiert haben (ansonsten werden die zu bestimmenden Zeitabschnitte zu groß)
b) muss möglichst in vielen entfernten Lebensräumen vorgekommen sein (damit über weite Entfernungen verglichen werden kann)
c) muss möglichst in hoher Zahl auftreten (denn findet man kein Leitfossil, ist diese Methode hinfällig)

Radiokarbonmethode: Hiermit lässt sich das Alter organischer Stoffe ermitteln. Lebewesen nehmen das radioaktive Kohlenstoffisotop ¹⁴C über die Nahrung auf. Stirbt ein Mensch nimmt er kein ¹⁴C mehr auf, es wird dann nur noch abgebaut. Die Halbwertszeit beträgt 5730 Jahre. Anhand der Menge des noch vorhandenden Kohlenstoffisotop ¹⁴C kann nun ziemlich genau (aber niemals exakt!) das Alter bestimmt werden. Der Nachteil dieser Methode ist die Begrenzung des Zeitlichen Anwendungsbereich, denn bei Funden die älter als 50.000 Jahre sind, ist ¹⁴C nur noch so gering vorhanden, das keine zuverlässlichen Messung möglich ist.

Es gibt noch eine Reihe weiterer Messmethoden die anhand von zerfallenen Isotopen das Alter bestimmen könnnen. Jedoch wählt man dann Isotope mit einer deutlich größeren Halbwertszeit (z.B. Kalium-Argon-Datierung; Halbwertszeit 1,25 Milliarden Jahre)