Paleoökoloogia on paleontoloogia haru, mis uurib geoloogilise mineviku organismide eluviise ja tingimusi, organismide ja keskkonna vahelisi seoseid ja nende muutusi elu arengu käigus Maal.[1] Geoloogilist minevikku rekonstrueeritakse eelkõige kivististe abil.
Paleoökoloogia rajaja on vene paleontoloog Vladimir Kovalevski.