Khoa hóa học cổ học, ngành khoa học chuyên phân tích các chất vô cơ và hữu cơ, đã được sử dụng để phát hiện, định tuổi, diễn giải và
chứng thực cho các di chỉ cổ đại. Phương pháp này cho ta nhiều cách để tái dựng các nền văn hóa cổ xưa thông qua những mảnh nhỏ các
dụng cụ bằng đá, sành, vải, hình vẽ và nhiều thứ khác. Bằng cách kết hợp khoa hiển vi học với phân tích hóa học, các nhà khoa học có thể
tìm lại được các thông tin về cách chế tác và sử dụng các đồ tạo tác xa xưa bởi vì những thứ này đều có mang “dấu ấn” về cách thức mà
chúng được tạo ra trong quá khứ. Có lẽ khía cạnh thường gặp nhất trong ngành hóa học khảo cổ là phương pháp dùng C-14 để định tuổi các
di chỉ cổ đại. Cách định tuổi bằng C-14 rất có giá trị để nghiên cứu lại các vật chất có độ tuổi khoảng 10 ngàn năm trở lại, vì đây là thời kỳ
có những thay đổi sâu xa nhất khi xuất hiện sự tiến hóa văn hóa.
Các nhà khoa học thuộc nhiều ngành khác nhau đã kết hợp các kiến thức khảo cổ học, hóa học, địa vật
lý học, kỹ thuật chẩn đoán hình ảnh và phương pháp thăm dò từ xa (remote sensing) để thực hiện các
khảo sát không đào bới những vị trí khảo cổ nhạy cảm. Khi các kỹ thuật của sinh học phân tử được áp
dụng cho những vấn đề được các nhà cổ sinh bệnh học nêu ra, thì người ta có thể rút ra nhiều loại thông
tin từ lượng rất nhỏ protein và acid nucleic còn sót lại trong một số di chỉ thời xa xưa. Các cải tiến về
công cụ nghiên cứu đã cho phép các nhà khảo cổ học phân tích được thậm chí các vật chất sinh học với
số lượng nhỏ hơn nhiều. Chẳng hạn, khi dùng phương pháp khối phổ và các chất đánh dấu sinh học lipid,
các nhà hóa học có thể phân biệt được phần di hài giữa con người và các động vật khác.
XÁC ƯỚP VÀ CÁC DẤU HIỆU BỆNH TẬT
Trong một số tình huống, phần mềm của các hài cốt tiền sử được bảo tồn nhờ các điều kiện khí hậu và
chôn cất thuận lợi hoặc do sự khéo léo của con người. Dù bằng những cách thô sơ hay tinh xảo, các kỹ
thuật ướp xác đều có nhiều điểm tương đồng với cách bảo quản thức ăn và da sống của động vật. Đặc
biệt là các thi thể được phát hiện từ các vỉa than bùn ở vùng tây bắc châu Âu. Than bùn đã được dùng để
làm nhiên liệu trong hàng ngàn năm, nên đã tạo điều kiện cho những người thu nhặt than vụng về cơ hội
tự nguyện hy sinh phục vụ cho sự hiểu biết của các nhà cổ sinh bệnh học sau này. Một số “các thi thể
trong đầm lầy” rõ ràng là nạn nhân của các hình thức trừng phạt lạ lùng hoặc các nghi thức tôn giáo. Sau
một bữa ăn theo nghi thức, các nạn nhân làm vật tế bị đâm vào tim, đập nát đầu, buộc dây quanh cổ để
thắt cổ, rồi bị xô xuống dưới bãi lầy.
Các xác ướp cũng được tìm thấy ở vùng tây nam nước Mỹ, tại Mexico, Alaska và các đảo vùng Aleutian.
Ở Tây bán cầu, sự ướp xác tự nhiên thường gặp hơn là các phương pháp nhân tạo, nhưng với một nhóm
người có tên gọi Người làm giỏ thời tiền sử, họ chủ ý để cho xác chết khô đi trong hang động, sau đó
tháo khớp hông, rồi bọc thi thể trong lông thú, và nhét những thi thể này vào những giỏ lớn. Các kỹ thuật
ướp xác của người Peru cổ cho phép các “thây sống” của tù trưởng, trưởng tộc, và lãnh đạo người Inca
được thờ phụng như các vị thần. Qua những xác ướp này ta có được bằng chứng sự hiện diện của bệnh
lao, giun móc và nhiều bệnh khác của châu Mỹ trước thời Christopher Columbus.
Nơi nào có điều kiện thuận lợi cho sự lưu giữ các vật chất hữu cơ, ta có thể gặp được phân người hóa
thạch tại những nơi mà người tiền sử sinh sống hoặc cắm trại hoặc gần đó. Thật vậy, đối với một nhà cổ
sinh bệnh học đam mê, thì những gì tìm được trong hố phân, đống rác đều quý giá hơn những vàng bạc
trong các lâu đài. Nhờ một số bộ phận của cây cỏ hoặc động vật không bị tiêu hóa, các thông tin về chế
độ ăn, bệnh tật, các hoạt động theo mùa, và các kỹ thuật nấu nướng có thể suy ra khi phân tích các hạt
phân, hòn than, hạt quả, tóc, những mảnh xương hoặc vỏ sò, lông chim, những phần thân thể của côn
trùng, trứng hoặc nang của các ký sinh trùng nằm trong phân người hóa thạch. Hơn thế nữa, quan sát sự
phân bố của phân hóa thạch bên trong và ngoài nơi cư ngụ của người tiền sử cũng phản ánh được tình
