La Paleontologia è la disciplina delle Scienze Naturali che studia i fossili, ovvero i resti di organismi che sono vissuti nel passato. Sono fossili non solo i resti scheletrici, ma anche tutte quelle tracce conseguenti ad attività organica. Una tana scavata entro un sedimento, un' impronta impressa sul fango, un uovo depositato, una goccia di resina sono fossili a tutti gli effetti perchè testimoniano inequivocabilmente la presenza di organismi che erano in vita. La Paleontologia viene suddivisa in Paleobotanica (che studia le piante del passato), in Paleoantropologia (che studia gli uomini del passato) e Paleozoologia (che studia gli animali del passato).

Le probabilità che un organismo morto possa fossilizzare sono minime, in quanto vi sono numerosi agenti che determinano la sua distruzione. Infatti appena un organismo muore viene aggredito da agenti biologici (azione di necrofagi e batteri) che provocano la putrefazione e la decomposizione delle sue parti molli (pelle, organi interni, etc.). Successivamente intervengono gli agenti chimici (sostanze acide) e fisici (azione erosiva ad opera di venti e acque) che distruggono le parti dure (ossa, gusci etc.). Tuttavia se un organismo viene rapidamente ricoperto da un sedimento (sabbia, fango ecc.), prima che gli agenti distruttori possano agire, le parti dure potranno conservarsi integre o quasi e quindi, poiché subiscono una serie di trasformazioni chimiche ad opera dei fluidi circolanti nel sedimento, fossilizzare. I processi di fossilizzazione più comuni sono quelli dell' impregnazione (assorbimento di minerali), della mineralizzazione (sostituzione di minerali), della carbonizzazione (arricchimento in carbonio), dell'incrostazione e dell'inglobamento. Al contrario, un organismo costituito solo da parti molli, come per esempio un verme o una

 medusa, a causa dell'azione degli agenti biologici non si conserva. Tuttavia in condizioni  prive di ossigeno, gli agenti biologici non si attivano e quindi l'organismo può fossilizzare.

I resti organici fossilizzano generalmente si trovano nelle rocce sedimentarie e quindi devono essere cercati nelle arenarie, nelle argille, nei calcari e nelle dolomie. Raramente si possono rinvenire anche nelle rocce di origine vulcanica, come le tufiti. Più difficile, ma non impossibile, è rinvenire fossili in quelle metamorfiche di origine sedimentaria, come gli scisti. Il territorio italiano, essendo costituito per lo più da rocce di origine sedimentaria, è relativamente ricco di fossili. Si possono rinvenire fossili di tutte le età, da quelli del Cambriano, vecchi di 500 milioni di anni, a quelli del Pleistocene, vecchi di poche migliaia di anni. E' importante ricordare che la legge italiana (ma anche numerose leggi locali) vieta la raccolta e la compra-vendita di fossili raccolti in Italia.

Nell'ambito delle Scienze Naturali, la Paleontologia copre un ruolo di importante in quanto permette di ricostruire da una parte la storia della vita durante le ere geologiche, dalle prime forme monocellulari a quelle più complesse pluricellulari, e dall'altra di fornire le prove dell' evoluzione degli organismi. Inoltre permette, attraverso il rinvenimento di fossili guida, di datare con notevole precisione gli strati geologici e anche, in associazione con i dati della sedimentologia (la disciplina che studia i sedimenti), di trarre considerazioni paleoecologiche (ossia sugli ambienti del passato) e paleogeografiche (ossia sulla geografia del passato). I fossili guida sono fossili che hanno un' ampia diffusione geografica (devono cioè essere molto diffusi), una limitata distribuzione stratigrafica (devono cioè essere limitati nel tempo) e devono infine essere di facile reperimento e riconoscimento.
La paleontologia ha anche importanza industriale in quanto fornisce un valido supporto per la ricerca di minerali (soprattutto idrocarburi).
Numerose sono le prove paleontologiche che dimostrano l' evoluzione degli organismi. La ricostruzione dell' albero genealogico di un organismo, avviene attraverso lo studio comparato dei suoi resti con quelli di altri organismi. Uno degli alberi meglio noti è quello dei cavalli. La storia, qui molto concisa, comincia circa 60 milioni di anni fa, nell'Eocene, quando compare Eohippus, un minuscolo equide alto appena 60 centimetri che abitava nei boschi, caratterizzato da arti anteriori con 4 dita e arti posteriori con 3 dita. Nell'Oligocene, 40 milioni di anni fa, visse Mesohippus, un pò più alto, ma con gli arti con sole tre dita, delle quali quelle laterali piuttosto ridotte. Segue Merychippus, comparso durante il Miocene, 20 milioni di anni fa, caratterizzato da dimensioni ancora maggiori e da arti con le dita laterali estremamente ridotte, che fu il primo equide ad abbandonare i boschi per le praterie. Quindi nel Pliocene, 5 milioni di anni fa, compare Pliohippus, un cavallo molto simile a quello attuale, monodattilo. Infine nel Pleistocene, compare Equus cioè il cavallo di oggi

Per fossili Matesini, sono state fatte molte ricerche e scritti libri, fra le montagne di  Gurdiaregia, S.Polo Matese e Bojano sono stati rintracciati molti fossili..