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La Paleoentomología (del griego Paleos, antiguo, entemos, insecto, y logos, ciencia) es una disciplina biogeológica que se encarga del estudio de aquellos artrópodos que han desaparecido, y que por tanto, sólo se pueden estudiar mediante fósiles y otros restos similares, como el ámbar.

Es una importante rama de la Paleozoología, (que es a su vez rama de la Paleontología), ya que incluyen acontecimientos como el paso de los animales a tierra firme, o la capacidad de volar.

Los artrópodos son el grupo de animales más amplio en número tanto de especies como de individuos, y el más diversificado. Esto se incrementa masivamente al estudiar los restos. Pocos son los artrópodos que quedan fosilizados o ambarizdos, y sin embargo, la mayoría de los fósiles encontrados pertenecen a este grupo.

El grupo más destacado en el estudio de la Paleoentomología es el de los trilobites, aunque otro punto muy en auge es la aparición de las alas en los insectos pterigotas (los primeros en gobernar el cielo), estudio muy controvertido y con muchas y diversas opiniones.