La paleozoologia[1] (dal greco palaios, "antico", zoon, "animale" e logos, "discorso") è il ramo della paleontologia[1], paleobiologia[2], o zoologia[3] che si occupa del recupero e dell'identificazione di resti di animali multicellulari da quelli geologici (o addirittura archeologici) contesti e l'uso di questi fossili nella ricostruzione di ambienti preistorici e antichi ecosistemi.
I resti definitivi e macroscopici di questi metazoi si trovano nei reperti fossili del periodo Ediacarano[4] in epoca neoproterozoica in poi, sebbene non divengano comuni fino al tardo periodo Devoniano[5][6] nella seconda metà del Paleozoico[7].