De palaeontologie of de leer van de versteeningen of petrefacten, zoodat zij ook wel petrefactenkunde genoemd wordt, is een zeer belangrijke tak der aardkunde (geologie), daar de grootste afdeeling der gesteenten, namelijk die der laagsgewijs gelegene, vermengd is met overblijfselen van bewerktuigde wezens, welke den naam van fossielen dragen. De palaeontologie beschouwt deze uit tweeërlei oogpunt: vooreerst met betrekking tot de geleidelijke opvolging der verschillende vormen van planten en dieren en tot de gelijktijdig voorkomende groepen, tot de flora en fauna der afzonderlijke lagen. Tot onderscheiding van laatstgenoemden worden dan talrijk voorkomende en gemakkelijk herkenbare soorten vastgesteld als gidsversteeningen, doch het hoofdkenmerk is in het geheel der vormen gelegen. De onderstelling, dat in elke hoofdafdeeling der laagsgewijs gelegene gesteenten eigenaardige versteeningen worden aangetroffen, welke men in eene voorgaande en volgende vruchteloos zoekt, is door de ervaring verworpen.
Men vindt daarentegen geleidelijke overgangen, vervormingen en ontwikkelingen, welke het stelsel van Darwin niet weinig ondersteunen. De afdeelingen der flora en fauna komen overeen met de verschillende vormingen. Men geeft aan de oudste bezonkene vormingen met overblijfselen van dieren, naar de hoofdgroep der daarin aanwezige versteeningen, den naam van het tijdperk der trilobieten (drielobbers), ook wel het Silurische geheeten. Daarop volgt dat der pantservisschen of het Devonische, — daarna in de steenkolenvorming dat der bedekt-bloeijende vaatplanten. Ten slotte heeft men in deze palaeontologisebe groep het tijdperk der glansschubbigen. In de secundaire afdeeling heeft men het trias als het tijdperk der gepantserde amphibiën, — de juravorming als het tijdperk der ammonieten, belemnieten, visch- en vliegende hagedissen, — het krijt als het tijdperk der rudistenschelpen en ammonietvormen. In de tertiaire gesteenten (het tijdperk der zoogdieren) heeft men de oudere afdeeling of die der palaeotheriën en de jongere of die der mastodonten (tepeltandigen). Het quaternaire tijdperk eindelijk is dat der menschen, hetwelk men verdeelt in dat der oudste menschelijke wezens met den mammouth, en in het hedendaagsche tijdperk.
In de tweede plaats beschouwt de palaeontologie onze aardkorst uit een dier-en plantkundig oogpunt. Zij wordt dan ook verdeeld, naar gelang der natuurrijken, waartoe de versteeningen behooren, in palaeophytologie (leer der fossiele planten) en palaeozoölogie (leer der uitgestorvene dieren), van welke zich in den jongsten tijd de palaeanthropologie (de leer van den fossielen mensch) heeft afgescheiden. De planten komen achtervolgens voor als celplanten (wieren, mossen), bedektbloeijende vaatplanten, naaktzadigen (kegeldragenden, cycadeën), één- en tweezaadlobbigen. Toch is men over het eerste optreden van laatstgenoemde twee hoofdgroepen in het onzekere, daar volgens velen de éénzaadlobbigen eerst in het tertiaire tijdperk worden geplaatst, terwijl de tweezaadlobbigen reeds in menigte in het krijt worden gevonden. De naaktzadigen behooren meestal te huis in het oudere secundaire gesteente, en de bedektbloeijende vaatplanten vindt men in de eigenlijke steenkolen en voeren schier de alleenheerschappij in nog oudere lagen. De voornaamste groepen van het dierenrijk, zooals: afgietseldiertjes en foraminiféren, coelenteraten (bijv. polypen en sponsen), wormen, stekelhuidigen en hooger bewerktuigde straaldieren, gelede dieren en gewervelde dieren, zijn reeds vroeg vertegenwoordigd en ontwikkelen zich trapsgewijs. Hoogst merkwaardig is inzonderheid de ontwikkeling der gewervelde dieren; men vindt reeds visschen in de Silurische gesteenten, amphibiën (Labyrinthodonten) in de steenkolen, kruipende dieren in het trias, zoogdieren in de bovenste afdeeling van het trias en vogels in de juravorming. Opmerkelijk is voorts het uitsterven van afdeelingen, welke zich te voren zeer gunstig hadden ontwikkeld, bijv. van vele hagedissen en van onderscheidene ongewervelde dieren, zooals ammonieten, belemnieten en trilobieten.
De studie der palaeontologie is steeds op het naauwst verbonden geweest met die der aardkunde, maar heeft zich tevens uitgestrekt tot die der plant- en dierkunde en deze te hulp geroepen bij de rangschikking der voorwerpen. Veel vroeger ook dan de mineralogie en petrographie, heeft zij den microscoop gebezigd, om hare leer op wetenschappelijke grondslagen te bouwen. Terwijl men zich in den aanvang dezer eeuw tevreden stelde met bij een woord, dat na eene gebrekkige waarneming van het fossiel zijn aard aanduidde, het aanhangsel ites of lithtus (van het grieksche woord λίθος of steen) te voegen, zoodat men fossiele bladeren phyllites, fossiel hout lignites, fossiele insecten entomolithus enz. noemde, zijn thans al die fossiele soorten stelselmatig in de rij der thans nog levende planten en dieren opgenomen.
In vroegeren tijd hield men de fossielen voor spelingen der natuur, voor producten der scheppende kracht in steen. Dat gevoelen verdween voor de beweringen van Buffon en Linnaeus en vooral voor die van Cuvier in zijne „Ossements fossiles”. Na dien tijd hebben vele natuurkundige zich met de palaeontologie bezig gehouden, zooals: Lamarck, von Buch, d'Orbigny, Agassiz, Owen, Brongniart, Göppert, Oswald Heer, enz. Tot de beste hulpmiddelen voor die studie behoort voorzeker de „Palaeontologie” van Zittel en Schimper, uitgegeven in 1876.
