Rekonstrukcja paleośrodowiskowa (znana również jako rekonstrukcja paleoklimatyczna) odnosi się do wyników i badania podjęte w celu ustalenia, jaki był klimat i roślinność w określonym czasie i miejscu przeszłość. Klimat, w tym roślinność, temperatura i wilgotność względna, zmieniały się znacznie w czasie od najwcześniejszego zamieszkiwania ludzi na Ziemi, zarówno naturalnego, jak i kulturowego (stworzonego przez człowieka) przyczyny.
Klimatolodzy wykorzystują przede wszystkim dane paleośrodowiskowe, aby zrozumieć, jak zmieniło się środowisko naszego świata i jak nowoczesne społeczeństwa muszą przygotować się na nadchodzące zmiany. Archeolodzy wykorzystują dane paleośrodowiskowe, aby zrozumieć warunki życia ludzi, którzy mieszkali na stanowisku archeologicznym. Klimatolodzy czerpią korzyści z badań archeologicznych, ponieważ pokazują, jak ludzie w przeszłości nauczyli się przystosowywać lub nie dostosowali się do zmian środowiskowych i tego, w jaki sposób spowodowali zmiany środowiskowe lub pogorszyli je lub poprawili działania.
Dane, które są gromadzone i interpretowane przez paleoklimatologów, nazywane są serwerami pośredniczącymi, będącymi wyrazem tego, czego nie można bezpośrednio zmierzyć. Nie możemy cofnąć się w czasie, aby zmierzyć temperaturę lub wilgotność w danym dniu, roku lub stuleciu i tam nie ma pisemnych zapisów zmian klimatu, które dałoby nam te szczegóły starsze niż kilkaset lat. Zamiast tego badacze paleoklimatu polegają na biologicznych, chemicznych i geologicznych śladach przeszłych wydarzeń, na które wpłynął klimat.
Głównymi pośrednikami używanymi przez badaczy klimatu są szczątki roślinne i zwierzęce ze względu na rodzaj flory i fauna w regionie wskazuje na klimat: pomyśl o niedźwiedziach polarnych i palmach jako wskaźnikach lokalnych klimaty. Możliwe do zidentyfikowania ślady roślin i zwierząt wahają się od całych drzew po mikroskopijne okrzemki i podpisy chemiczne. Najbardziej przydatne pozostałości to te, które są wystarczająco duże, aby można było je zidentyfikować; współczesna nauka była w stanie zidentyfikować obiekty tak małe jak pyłek ziarna i zarodniki do gatunków roślin.
Dowody zastępcze mogą być biotyczne, geomorficzne, geochemiczne lub geofizyczne; mogą rejestrować dane środowiskowe, które wahają się w czasie od roku, co dziesięć lat, każdego stulecia, każdego tysiąclecia lub nawet wielu tysiącleci. Wydarzenia takie jak wzrost drzew i regionalne zmiany roślinności pozostawiają ślady w glebach i osadach torfowych, lodzie lodowcowym i morenach, formacjach jaskiniowych oraz na dnie jezior i oceanów.
Badacze polegają na nowoczesnych analogach; to znaczy porównują wyniki z przeszłości z wynikami znalezionymi w obecnych klimatach na całym świecie. Są jednak okresy w bardzo starożytnej przeszłości, kiedy klimat był zupełnie inny niż obecnie na naszej planecie. Ogólnie rzecz biorąc, te sytuacje wydają się być wynikiem warunków klimatycznych, w których występowały bardziej ekstremalne różnice sezonowe niż jakikolwiek z dzisiejszych przypadków. Szczególnie ważne jest uznanie, że poziomy dwutlenku węgla w atmosferze były w przeszłości niższe niż obecne, więc ekosystemy z mniejszą ilością gaz cieplarniany w atmosferze prawdopodobnie zachowywał się inaczej niż dzisiaj.
Archeolodzy interesują się badaniami klimatu od przynajmniej prac Grahame Clarka w 1954 roku w Star Carr. Wielu współpracowało z naukowcami zajmującymi się klimatem, aby ustalić lokalne warunki w czasie okupacji. Trend zidentyfikowany przez Sandweissa i Kelleya (2012) sugeruje, że badacze klimatu zaczynają zwracać się do danych archeologicznych, aby pomóc w odbudowie paleoenosystemów.