传统古生物学偏重于对古生物化石的分类描述。通常分为古植物学、古动物学(包括无脊椎古生物学和古脊椎动物学)以及微体古生物学。其中微体古生物学分出一个独立分支孢粉学,又分出一个新的分支超微古生物学,以超微化石为研究对象。超微化石指光学显微镜不能辨别,需用电子显微镜研究的微体化石,一般长径在10微米以下。
在描述古生物学资料积累的基础上,近代研究逐渐向生物学方向转变,称为近代古生物学或理论古生物学(Paleobiology)就发展水平
已形成的分科大致如下
①进化理论:如综合理论,即现代达尔文主义;间断平衡论。②系统学与分类学:包括综合分类学派,分支系统学派,数量分类学派等。③形态学:特别是功能形态学和建造形态学。④古生态学及古遗迹学。⑤古病理学。
古生物学与地质学、化学、物理学、数学、遗传学等结合
又形成下列学科
①生物地层学和生态地层学;②古生物地理学;③数理古生物学;④古生物化学;⑤分子古生物学;⑥生物矿物学;⑦化石岩石学;⑧古仿生学。
其中古生物化学、分子古生物学及生物矿物学也被视为现代古生物学的一部分。