Este trabalho é fruto de uma pesquisa exploratória e descritiva, de natureza quantitativa de dados, que teve por objetivo investigar o conhecimento de estudantes do Ensino Médio do sul do Brasil sobre aspectos relacionados à Paleontologia em geral e, mais especificamente, aos conceitos básicos da Paleontologia Molecular. O grupo amostral foi composto por 52 estudantes da 2ª série do Ensino Médio, de duas escolas privadas, localizadas nos municípios de Araucária (PR) e Palhoça (SC), região sul do Brasil. Os dados foram obtidos através de questionário estruturado on-line, elaborado via plataforma Google Forms, composto de 21 questões objetivas de múltipla escolha. A análise dos questionamentos foi feita utilizando-se de estatística descritiva para exame da frequência de respostas distribuídas nas três categorias de análise: 1) características socioeconômicas, 2) conhecimentos gerais sobre Paleontologia e 3) conhecimentos específicos sobre Paleontologia Molecular. Os resultados demonstram que as respostas dos estudantes sobre conceitos básicos da Paleontologia Molecular encontram-se coerentes com os dados disponíveis na literatura científica, o que demonstra que os alunos do Ensino Médio são capazes de adquirir e aplicar conteúdos complexos vinculados à biologia molecular, fósseis e evolução, em ambiente escolar. Uma vez que são raros os estudos que buscaram investigar a compreensão de alunos da educação básica a respeito de assuntos da Paleogenômica e Paleoproteômica, percebe-se que os dados aqui apresentados poderão suprir uma lacuna do conhecimento existente em nosso país.