Il est possible d'étudier la biodiversité ancienne grâce à la paléontologie et à la paléo-ichnologie. Ces disciplines s'attachent à reconstituer toutes les caractéristiques morpho anatomiques, physiologiques, écologiques et éthologiques des espèces ayant vécu durant les temps géologiques.

Toutes les parties d'un organisme ne sont pas égales devant la chance de fossilisation. En effet les parties minéralisées (dents, os) sont plus avantagées que les parties non minéralisées (chair, peau). Les fossiles ne représentent (en général) pas la totalité d'un organisme. La paléontologie et la paléo-ichnologie construisent leurs résultats sur des données manquantes, ce qui pose un problème pour l'étude de certaines espèces en raison de leur mauvaise fossilisation.