La paleoecología es la rama de la paleontología que estudia los organismos y ambientes del pasado a través del registro geológico para reconstruir las relaciones ecológicas entre los organismos y los ecosistemas presentes en la Tierra durante las diferentes eras geológicas.
El campo de investigación paleoecológico incluye el ciclo vital de los organismos extintos, las relaciones recíprocas entre las especies identificadas por sus fósiles, su medio ambiente o las maneras en que murieron, se depositaron y fueron sepultados (tafonomía).
El objetivo de la paleoecología es el de reconstruir el modelo más detallado posible del ecosistema de organismos que hoy se encuentran dentro de rocas sedimentarias como fósiles. Estas reconstrucciones ecológicas se hacen teniendo en cuenta, como base de partida, los actuales ambientes naturales y parámetros biológicos, físicos y químicos que los caracterizan, como la temperatura media y sus rangos, la naturaleza y cantidad de comida disponible, el grado de intensidad de la iluminación solar, la salinidad del agua etcétera. Gran parte de estos parámetros no pueden deducirse directamente de los sedimentos y han de deducirse indirectamente.
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