A Paleontologia é a ciência que estuda os seres vivos que viveram num passado remoto da Terra. A biodiversidade atual é apenas uma pequena parcela de todas as espécies de animais, plantas e microorganismos que já habitaram os continentes e oceanos ao longo do tempo. O paleontólogo faz escavações em busca desses seres que ficaram preservados nas rochas sob a forma de fósseis. Seu objeto de estudo não se limita aos dinossauros, mas inclui também outros tipos de répteis, peixes, mamíferos, anfíbios, vegetais, invertebrados, fungos e bactérias.
A Paleontologia trabalha em conjunto com a Biologia e a Geologia e é importante para entender a evolução das espécies e como os ambientes do planeta se modificaram ao longo de sua história geológica. A Paleontologia também tem importância econômica, ajudando os geólogos na descoberta das reservas de combustíveis fósseis, como petróleo, gás natural e carvão mineral. No MHNJB a Paleontologia está presente por meio de um valioso acervo, exposições permanentes e pelo desenvolvimento de estudos envolvendo pesquisadores de diferentes instituições.