古生物的分類階元與生物學相同，即界、門、綱、目、科、屬、種，其間還有一些輔助單位如超科、超目、超綱、超門（生物學稱總科、總目），亞種、亞屬、亞科、亞目、亞綱、亞門等。古生物物種的概念與生物學物種相同，但由于化石不能判斷是否存在生殖隔離，故更著重以下特征：
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根據以上特征判明的化石種，被認為是自然的生物分類單元，具有客觀性。但是往往有些化石種僅根據生物體的某些部分(如植物葉片)的形態確定；或經詳細研究發現在同一種名下記述了分屬于不同分類單位的部分生物體；或同一分類單位具有幾種形態(如性雙形現象)，但已被分別給予獨立的種名。這些種叫做形態種，以區別于自然單元的種。屬也有同樣情況。另一不同點是，現代生物學分類中最低單位只有地理亞種，而古生物學分類中還有年代亞種，它是指同一種內，在不同時代分布上其形態特征不同的種群；年代亞種進一步發展，則成為年代種。
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