지질시대에 생존한 생물. 화석이나 퇴적물의 자료에서 그 체제 · 구조 · 생리 · 생태 및 그 지사적(地史的) 변천을 추정한다.

고생물 중에는 지질시대에 이미 절멸한 절멸생물과 현재까지 생존하는 현생생물이 있다.

화석종으로 기재된 고생물은 약 13만종에 이르지만 그 수는 약 150만종인 현생종의 약 8.7%에 불과하다.

종의 평균 생존기간으로 미루어 지질시대에 생존한 고생물종의 총 수가 약 10억종으로 추정되는 점에서 알 수 있듯이 화석의 기록은 아주 불완전한 것이다.

또 생물의 분류에 있어 크게 고동물(古動物)과 고식물로 구분되며, 다시 생물의 분류법에 준하여 문(門) · 목(目) · 강(綱) · 과{科) · 속(屬) · 종(種)의 순으로 세분된다.

단, 화석은 고생물체의 일부만 보전되었기 때문에 생식(生植) · 유전(遺傳) · 생태 등의 조건에 바탕을 두고 종을 결정하기는 곤란하다.

고생물의 경우는 보통 화석의 형태상의 특정에 기초하여 비교해부학의 지식을 벌어 결정한 형태종(形態種)이라고 한다.