La paleoantropología (del griego, παλαιός, paleos, "antiguo"; άνθρωπος, anthropos, "ser humano"; y λογος, logos, "conocimiento") es la rama de la antropología física y de la paleobiología que se ocupa del estudio de la evolución humana y su registro fósil, en otras palabras de los homínidos antiguos. A veces, también puede ser conocida como paleontología humana.
Esta ciencia trabaja principalmente con fósiles que se rastrean hasta varios millones de años, por lo que está estrechamente vinculada también a la paleontología, la geología, la paleoecología, la biología, la genética y la primatología. La paleoantropología busca analizar e interpretar los datos del pasado humano con el objetivo de explicar el surgimiento del hombre y sus sucesivos cambios que se produjeron a través del tiempo. Otro vínculo estrecho es el que tiene con otra de las ramas de la antropología, que es la arqueología. Esta pone énfasis en los aspectos culturales. Intervinculando la información se relacionan estas dos ramas, y así también con otras ciencias como se dijo antes.