Paléontologie, animale ou paléozoologie. Les animaux les plus inférieurs dont les restes aient été recueillis dans les couches géologiques sont des foraminifères et des radiolaires. Les foraminifères ne sont apparus qu'aux temps siluriens et ne se sont développés qu'avec le système carbonifère; ils atteignent, avec les annulides, leur apogée dans les Terrains tertiaires. Les spongiaires apparaissent dans le cambrien et abondent dans les formations coralliennes du jurassique. Parmi les échinodermes, il faut citer les cruracés, les échinides et l'innombrable classe des corallines.
Viennent ensuite les arachnides et les crustacés.
C'est parmi les arachnides que se trouve l'animal fossile à respiration aérienne le plus ancien : c'est un scorpion, Palaeophonus nuncius, de l'étage gothlandien. Les différents gisements connus d'insectes révèlent le nombre prodigieusement grand de ces arthropodes dans les temps.
Les mollusques forment le groupe le plus considérable du règne animal: ces animaux sont presque tous caractérisés par une coquille que certains terrains nous offrent dans un parfait état de conservation, mais leur origine première est difficile à dégager : leurs ancêtres devaient être nus, et ont ainsi échappé à la fossilisation.
L'étude des vertébrés présente un intérêt particulier. Les plus anciens débris de poissons ont été trouvés dans les formations ordoviciennes. Au cours de l'ère tertiaire, ce sont les téléosélestiens qui dominent : ils descendent des ganoides, dont on retrouve encore l'infrastructure chez les batraciens stégocephales, qui constituent la souche des labyrinthonodes triassiques. La filiation se poursuit dans la classe des reptiles. Les premiers reptiles sont permiens : ils atteignent leur apogée dans le jurassique, où leurs types, souvent de grande taille, sont diversifiés, pour disparaître en grande partie dans la période crétacée. 