地层古生物学（汉语拼音：Diceng Gushengwuxue；英语：stratigraphical paleontology），根据化石的垂向分布研究生物进化发展规律的古生物学分支学科。它与生物地层学互相渗透、互相交叉。
主要是按地质时代论述生物的发展和地理分布，阐述有机界的变迁、进化方式、绝灭机制及地质记录不完整性，以及生物进化中的重要事件，生物在进化上的突破和集群绝灭与地质历史的关系等。