Η παλαιοκλιματολογίαπαλαιοκλιματολογία) είναι η μελέτη των κλιματικών αλλαγών κατά τη διάρκεια ολόκληρης της ιστορίας της Γης. Το σύγχρονο ενδιαφέρον για την κλιματική αλλαγή έχει προκαλέσει μεγάλη αύξηση των κλιμάτων του παρελθόντος.

Τα κλίματα του παρελθόντος μπορούν να μελετηθούν μόνο με πληρεξούσιο. Τα δεδομένα προέρχονται από πετρώματα, ιζήματα, δακτυλίους πάγου και δέντρων, κοράλλια, όστρακα και μικροαπολιθώματα. Αυτά τα αρχεία χρησιμοποιούνται για να επεξεργαστούν τις παρελθοντικές καταστάσεις του κλίματος της Γης και του ατμοσφαιρικού της συστήματος.

Οι μελέτες των παρελθουσών αλλαγών στη ζωή και τα οικοσυστήματα του παρελθόντος μπορούν να ρίξουν φως στο παρόν. Ένα παράδειγμα είναι η επίδραση του κλίματος στις μαζικές εξαφανίσεις και στην ανάκαμψη της ζωής μετά από αυτές τις εξαφανίσεις.