Η Παλαιοντολογία είναι η επιστήμη που ασχολείται με τον οργανικό κόσμο των προηγούμενων γεωλογικών εποχών. Η επιστήμη αυτή μελετά τα απολιθώματα φυτών και ζώων, τα οποία διατηρούνται μέσα στα πετρώματα. Στον όρο απολιθώματα περιλαμβάνονται όχι μόνο τα λείψανα των οργανισμών αυτών, αλλά και τα ίχνη ή τα αποτυπώματά τους καθώς και οποιαδήποτε άλλη μαρτυρία για την ύπαρξή τους. Η ηλικία τους καθορίζεται από την παρουσία χαρακτηριστικών (καθοδηγητικών) απολιθωμάτων που έζησαν σε συγκεκριμένες γεωλογικές εποχές. Μελετώντας τα απολιθώματα, λαμβάνονται πληροφορίες και εξάγονται συμπεράσματα όχι μόνο για την ηλικία των πετρωμάτων στα οποία ευρίσκονται, αλλά και για το περιβάλλον στο οποίο έζησαν, την εξέλιξη των ειδών, τις επικρατούσες κλιματολογικές συνθήκες κ.τ.λ.
Στην Κύπρο τα απολιθώματα προέρχονται κυρίως από θαλάσσιους οργανισμούς, επειδή οι πλείστοι ιζηματογενείς σχηματισμοί είναι θαλάσσιας προέλευσης. Σε ορισμένες περιπτώσεις στους σχηματισμούς αυτούς βρίσκονται και υπολείμματα χερσαίων φυτών, τα οποία μεταφέρθηκαν από ισχυρά τουρβιδιτικά ρεύματα (θαλάσσια ρεύματα βαρύτητας), είτε από γειτονικές προς την Κύπρο χέρσους είτε από την ίδια την Κύπρο κατά τα διάφορα στάδια της ανάδυσής της από το θαλάσσιο βυθό.
Στα ιζηματογενή πετρώματα του Τροόδους και του Πενταδακτύλου επικρατούν μικροαπολιθώματα τρηματοφόρων και ακτινόζωων ορατά μόνο με το μικροσκόπιο. Τα τρηματοφόρα είναι θαλάσσιοι μονοκύτταροι οργανισμοί που φέρουν εξωτερικά μονοθάλαμο ή πολυθάλαμο κέλυφος. Τα πλείστα από αυτά έχουν κέλυφος ασβεστιτικό, υπάρχουν όμως και κελύφη ψαμμιτικά και πυριτικά. Μονοκύτταροι θαλάσσιοι οργανισμοί είναι και τα ακτινόζωα, όμως με πυριτικό κέλυφος στην πλειοψηφία τους. Τα απολιθώματα ακτινόζωων επικρατούν σε ιζήματα μεγάλου βάθους λόγω του δυσδιάλυτου πυριτικού κελύφους τους. Αντίθετα, τα απολιθώματα τρηματοφόρων λόγω του ευδιάλυτου ασβεστολιθικού κελύφους τους δεν συναντώνται σε ιζήματα που αποτέθηκαν σε βάθος μεγαλύτερο του βάθους εξισορρόπησης του ανθρακικού ασβεστίου, κάτω από το οποίο το ανθρακικό ασβέστιο διαλύεται.
Απολιθώματα θαλάσσιων οργανισμών βρίσκονται στους αρχαιότερους ιζηματογενείς σχηματισμούς της Κύπρου, όπως στους ασβεστολιθικούς σχηματισμούς της οροσειράς του Πενταδακτύλου και σε διάφορους ιζηματογενείς σχηματισμούς της γεωτεκτονικής ζώνης των Μαμωνιών. Στους ασβεστόλιθους του Πενταδακτύλου αυτά δεν έχουν διατηρηθεί λόγω της ανακρυστάλλωσης. Σε περιοχές όμως χαμηλού βαθμού ανακρυστάλλωσης διατηρούνται ίχνη απολιθωμάτων, όπως τρηματοφόρων, οστρακωδών και κοραλλίων. Στη γεωτεκτονική ζώνη των Μαμωνιών και ειδικότερα στην ομάδα του Αγίου Φωτίου, που αποτελείται από σειρά ιζηματογενών πετρωμάτων, βρίσκονται τόσο μικροαπολιθώματα όσο και μακροαπολιθώματα. Τα μικροαπολιθώματα είναι κυρίως ακτινόζωα και διάτομα, ενώ τα μακροαπολιθώματα είναι κυρίως ελασματοβράγχια (Halobia insignis), ναυτιλοειδή (Orthoceras) και αμμωνίτες (Holorites, Sibirites, Distichites).
Στους ιζηματογενείς Σχηματισμούς του Πέρα Πεδιού και της Κανναβιού επικρατούν τα ακτινόζωα (Dictyomitra, Lithostrobus, Pseudoaulophagus, κ.τ.λ.). Ακτινόζωα (Phormocyrtis, Prodocyrtis, Sethocyrtis, κ.τ.λ.) βρίσκονται επίσης στο γεωλογικό Σχηματισμό των Λευκάρων, στον οποίο όμως επικρατούν τα τρηματοφόρα (Globorotalia, Globigerina, Globigerinoides, Globoquadrina, κ.τ.λ.). Στον υπερκείμενο γεωλογικό Σχηματισμό της Πάχνας κυριαρχούν τα ίδια γένη τρηματοφόρων καθώς και τα γένη Orbulina, Elphidium, Bolivina, Robulus, κ.τ.λ. Στο σχηματισμό αυτό συναντώνται επίσης μακροαπολιθώματα κυρίως οστράκων ελασματοβραγχίων, γαστεροπόδων, εχινοειδών, ναυτιλοειδών καθώς και ψαριών. Στους ανώτερους ορίζοντες του σχηματισμού έχουν βρεθεί επίσης φύλλα καθώς και άλλα υπολείμματα φυτών. Πλούσιοι σε απολιθώματα είναι οι υφαλογενείς ασβεστόλιθοι των σχηματισμών Τέρρας και Κορωνιάς. Στους ασβεστόλιθους αυτούς απαντώνται κοράλλια, όστρακα και εκμαγεία (αποτυπώματα) οστράκων ελασματοβραγχίων, γαστεροπόδων, εχινοειδών, σκουληκιών, βρυοζώων καθώς και σωρεία μικροαπολιθωμάτων.
Τα Πλειοκαινικά πετρώματα της Κύπρου παρουσιάζουν πληθώρα απολιθωμάτων οστράκων. Αναφέρονται χαρακτηριστικά οι εντυπωσιακές εμφανίσεις απολιθωματοφόρων στρωμάτων στον ανώτερο ορίζοντα του Σχηματισμού της Λευκωσίας σε αρκετές περιοχές νότια της πόλης της Λευκωσίας. Στις περιπτώσεις αυτές πρόκειται για θανατοκοινωνίες που προέκυψαν από τον ομαδικό θάνατο βιοκοινωνιών, λόγω της απότομης αλλαγής των θαλάσσιων συνθηκών και ειδικότερα της αλατότητας του νερού ως αποτέλεσμα της ανύψωσης της Κύπρου καθώς και των κλιματικών αλλαγών (εναλλαγή ξηρών και υγρών εποχών). Στην θανατοκοινωνία αυτή επικρατούν τα είδη Ostrea edulis και Ballanus tintinabulum. Το πρώτο είναι ελασματοβράγχιο και το δεύτερο θυσσανόποδο. Επίσης βρίσκονται όστρακα ελασματοβραγχίων του γένους Pecten. Σε ορισμένες περιοχές έχουν βρεθεί ακόμη μέσα στις πλειοκαινικές μάργες πολύ καλά διατηρημένα απολιθώματα κώνων και κλαδιών κωνοφόρων δέντρων, είδους που δεν έχει ακόμη προσδιοριστεί. Γενικά, στους πλειο-πλειστοκαινικούς σχημαστισμούς της Κύπρου επικρατούν απολιθώματα οστράκων ελασματοβραγχίων, π.χ. τα γένη Ostrea, Chama, Cardium, Spondylus, Arca, Venus καθώς και γαστεροπόδων π.χ. τα γένη Natica, Strombus, Murex, Conus, Patella.
Στους χερσαίους Πλειστοκαινικούς σχηματισμούς της Κύπρου και κυρίως μέσα σε σπήλαια και άλλα φυσικά έγκοιλα, έχουν βρεθεί απολιθώματα θηλαστικών, από νάνους ιπποπόταμους και ελέφαντες αλλά και ορισμένα είδη αρουραίων και νυκτερίδων. Τα θηλαστικά αυτά έφτασαν στην Κύπρο κολυμπώντας πιθανώς κατά το Ανώτερο Πλειστόκαινο (πριν από 250.000 έως 100.000 χρόνια), όπως συμπεραίνεται από γεωλογικές παρατηρήσεις. Υπολογίζεται ότι και κατά την διάρκεια των παγετωδών περιόδων του Πλειστοκαίνου, η Κύπρος απείχε από την πλησιέστερη χέρσο (κόλπος Αλεξανδρέττας) τουλάχιστο 30 km. Επομένως, είτε κολυμπώντας είτε επιπλέοντας σε κορμούς δέντρων, τα ζώα αυτά μπόρεσαν να εποικίσουν την Κύπρο. Με την εγκατάστασή τους στο νησί υπέστησαν μεγάλες εξελικτικές αλλαγές και προσαρμόστηκαν ανάλογα στο νέο περιβάλλον τους. Η σημαντικότερη αλλαγή ήταν ο νανισμός, φαινόμενο που παρατηρείται και σε άλλα νησιά της Μεσογείου (Κρήτη, Σαρδηνία, Ρόδο, Τήλο, Κορσική, Σικελία). Το μικρό μέγεθος τους έδωσε μεγαλύτερη ευκινησία και προσαρμοστικότητα στο σχετικά ορεινό κυπριακό περιβάλλον.
Οι νάνοι ιπποπόταμοι και ελέφαντες της Κύπρου είχαν μικρό μέγεθος. Ο νάνος ιπποπόταμος (Phanourios minor) είχε μήκος μέχρι 1,5 m και ύψος 0,75 m. Επιπλέον είχε και άλλα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά, όπως αλλαγές στο σχήμα της σιαγόνας, στη θέση των ματιών και τη μύτης, στο μέγεθος των άκρων, στο πέλμα των ποδιών, αλλαγές που υποδηλώνουν ότι περισσότερο περπατούσε παρά κολυμπούσε. Οι νάνοι ελέφαντες (Elephas cypriotes) είχαν ύψος γύρω στο ένα μέτρο.
Απολιθώματα νάνων ιπποπόταμων και ελεφάντων έχουν βρεθεί σε χερσαίους πλειστοκαινικούς σχηματισμούς της Κύπρου σε πολλές τοποθεσίες και κυρίως σε σπήλαια στους πρόποδες του Πενταδακτύλου και στην περιοχή της Ξυλοφάγου. Τα απολιθώματα των ιπποπόταμων είναι πολύ περισσότερα από αυτά των ελεφάντων. Το γεγονός ότι στις περισσότερες περιπτώσεις τα απολιθώματα των νάνων ιπποποτάμων και ελεφάντων βρίσκονται σε αποθέσεις ιζημάτων σε δάπεδα σπηλαίων και γενικά φυσικών εγκοίλων υποδεικνύει ότι τα ζώα χρησιμοποιούσαν τους χώρους αυτούς ως καταφύγια.
Σε πολλά μέρη της Κύπρου τα απολιθωμένα οστά των ζώων αυτών θεωρήθηκαν από τους κατοίκους σαν οστά αγίων ή μαρτύρων και προς τιμή τους τα σπήλαια μέσα στα οποία ανευρέθηκαν μετατράπηκαν σε εκκλησίες ή ακόμα κτίστηκαν εκκλησίες στην περιοχή. Οι άγιοι στους οποίους αποδόθηκαν τα οστά είναι συνήθως οι Άγιοι Σαράντα στην Ξυλοφάγου, ή Άγιος Φανούριος στην Κερύνεια, Άγιοι Φανέντες ή Φανώντες στον Ακάμα. Σ' άλλες περιπτώσεις τα απολιθώματα των ζώων αυτών αποδόθηκαν σε υπολλείμματα δρακόντων για αυτό και τα τοπωνύμια Δρακοντόσπηλιος στο Ιδάλιον, Δρακοντότρυπα, Δρακοντοβούναρο στην Αγία Ειρήνη, Σπηλιά του Δράκου, Δρακοντιά κλπ.