化石生物學（paleobiology）是對化石進行生物學研究的科學。作為古生物學的一個新興分支學科，化石生物學強調化石的生物學意義，從生物學角度，運用生物學的原理和方法來研究化石，涉及演化理論、分類系統、功能形態、生態、遺蹟、病理等諸多方面，研究方法和內容遠比主要為地質學服務，著重於化石分類描述和生物地層研究的傳統古生物學廣泛而深刻，研究途徑也大為增加。化石生物學近年來發展很快，取得許多重要進展。
古生物學(Palaeontology)是介於
地質學和
生物學之間的
邊緣科學。然而長期以來傳統古生物學主要從屬於地質學,特別是地層學。它比較重視化石的地質學意義,偏重於以形態分類為主的描記性研究(即描述古生物學Palaeontography)和經典的生物地層學研究。
在沉積學領域取得巨大進展的同時,
板塊學說迅速崛起,並被視為地學領域的一場革命;生物學在微觀(
分子生物學)和巨觀(
生態學)領域中都取得了前所未有的進展;
進化理論處於不斷深化與變革之中。另一方面,百餘年來大量資料的積累也使古生物學本身孕育著新的突破。上述種種都驅使古生物學的研究重心開始歷史性的轉移,化石生物學即為這一轉變的產物。
