Die woordeboekbetekenis van die woord paleoklimatologie is die wetenskaplike studie van vorige klimate, wat tipies oor 'n tydraamwerk van duisende tot miljoene jare gelede strek, met behulp van data van bronne soos yskerne, boomringe en sedimentlae. Dit behels die ontleding van veranderinge in atmosferiese toestande, temperature, neerslag en ander omgewingsfaktore om beter te verstaan hoe die aarde se klimaat oor tyd ontwikkel het en hoe dit in die toekoms kan verander. Paleoklimatologie is 'n interdissiplinêre veld wat gebruik maak van kennis uit verskeie wetenskaplike dissiplines, insluitend geologie, chemie, biologie en fisika.