In archeologia e paleontologia, si definisce associazione faunistica l'insieme di fossili animali sedimentatisi in un dato strato.
Il principio di successione faunistica è adoperato in biostratigrafia per inquadrare ciascuna unità biostratigrafica, detta biozona. Tale unità corrisponde a una sezione di strati geologici, definibile in base alle particolari categorie tassonomiche fossili o associazione faunistica in essa presente.
Per esempio, in Africa orientale, un particolare gruppo di specie animali, composto per lo più da suini, è caratteristico dei fossili conservatisi da uno specifico periodo di tempo. Questo tipo di associazione faunistica è stato utilizzato con efficacia per correlare cronologicamente i primi siti di ominidi dell'Africa orientale.
Le associazioni faunistiche sono funzionali alla ricostruzione delle abitudini di foraggiamento degli ominidi. Tra questi, quello a Lang Rongrien, in Thailandia, ha permesso di studiare come un gruppo di cacciatori-raccoglitori fosse estremamente flessibile nella ricerca di cibo. Quando l'esito delle battute di caccia grossa era imprevedibile, essi ripiegavano su tartarughe e testuggini per mantenere l'apporto di carne nella loro alimentazione. L'evidente mancanza di ossa suine nell'associazione suggerisce, inoltre, come il paleoambiente fosse più secco e fresco di quanto lo sia oggi.