Die „Wiederbelebung“ ausgestorbener Tierarten (im Englischen auch „De-Extinction“ oder „Resurrection Biology“ genannt) bezieht sich auf den Prozess der Wiederbelebung ausgestorbener oder der Erhaltung stark bedrohter Tierarten insbesondere mittels genetischer Methoden. Obwohl bis heute (Stand: Dezember 2018) – trotz einzelner nahezu geglückter Versuche (z. B. Lazarus-Projekt) – keine erfolgreiche Anwendung existiert, erscheint zahlreichen Wissenschaftlern die Wiederbelebung schon mit derzeit bekannten Techniken weiterhin prinzipiell möglich. Über mögliche Anwendungen, ihre Folgen und damit verbundene ethische Probleme entwickelt sich eine wissenschaftliche Debatte mit zunehmender Außenwirkung.
Drei Methoden werden für die Wiederbelebung ausgestorbener Arten diskutiert:

Bei verschiedenen Tierarten wird eine Wiederbelebung versucht oder intensiv diskutiert, oft weil die Tiere sehr populär waren oder außergewöhnlich gut konservierte Exemplare oder nahe Verwandte zur Verfügung stehen.
Die Halbwertzeit von DNA liegt unter realistischen, halbwegs günstigen Bedingungen bei einigen hundert Jahren. Das Klonen von DNA wird von Wissenschaftlern daher ausgeschlossen, soweit das Alter der DNA diesen Zeitraum übersteigt. Es erscheint zwar nicht ausgeschlossen, eventuell kurze Sequenzbruchstücke in Fossilmaterial z. B. aus dem Mesozoikum zu finden. Das Vorliegen längerer Sequenzen oder gar eines ganzen Genoms ist aber insoweit ausgeschlossen. Alle bisher publizierten Angaben über solch alte Sequenzen haben sich als durch Verunreinigungen verursachte Artefakte erwiesen.
Eine Unterart des Iberiensteinbocks, der Pyrenäensteinbock (Capra pyrenaica pyrenaica) ist im Jahr 2009 unter Zuhilfenahme von Hausziegen-Leihmüttern geklont worden, nachdem das letzte bekannte Exemplar im Jahr 2000 im pyrenäischen Ordesa-Nationalpark bei einem Unfall gestorben war. 439 Embryonen wurden aus gefrorenen Gewebeproben des letzten Tieres erzeugt; 57 von ihnen konnten in Ziegen implantiert werden, wobei sich jedoch nur sieben erfolgreich in die Gebärmutterschleimhaut einnisteten. Schließlich wurde ein Klon geboren, dieser verstarb jedoch überraschend schnell innerhalb von wenigen Minuten nach der Geburt an einer Lungenembolie. Damit ist die Art ein zweites Mal ausgestorben.
Im März 2013 gelang es der University of New South Wales, lebende Embryos des Südlichen Magenbrüterfrosches (Rheobatrachus silus), einer Art aus der Gattung der Magenbrüterfrösche, durch Einnistung aufgetauter („abgestorbener“) Genome aus Tiefkühlkonservierung in Eizellen einer entfernt verwandten Froschart heranwachsen zu lassen. Zwar haben die entstandenen Embryos das Frühstadium nicht überlebt, jedoch sollen ihre Zellen im weiteren Verlauf des „Lazarus-Projekt“ dazu dienen, mittels Klonen erstmals eine ausgestorbene Tierart „wiederzubeleben“.
Diverse Zoos präsentieren Abbildzüchtungen des 1627 ausgestorbenen Auerochsen als Rückzüchtung, beispielsweise der Münchner Tierpark Hellabrunn. Eine solche Abbildzüchtung ist das Heckrind.
Alison Woollard, eine Biochemikerin der Universität Oxford, hält es für möglich, Dinosaurier durch gezielte, durch Züchtungen eingeleitete retrogressive Sukzession aus Vögeln wiederzuerschaffen.
Hans Larsson, ein Wissenschaftler an der McGill University in Montreal, arbeitet daran, Dinosaurier-Eigenschaften, die vor Millionen von Jahren in Vögel verschwunden sind, wieder zu aktivieren. Die entsprechenden Gene für die Entwicklung von Schwänzen, Klauen und Zähnen seien noch vorhanden, jedoch methyliert und damit abgeschaltet. Larsson vermutet, dass die Anatomie der Dinosaurier durch das Aktivieren bestimmter genetischer Hebel während der Entwicklung eines Hühnerembryos reproduziert werden kann.
2015 zeigten die Forscher Bhart-Anjan Bhullar und Arhat Abzhanov gemeinsam mit weiteren Kollegen aus Yale und Harvard, dass sich durch Eingriffe in Signalwege der Embryonalentwicklung bei Hühnern Merkmale eines reptilienartigen Schnauzenbaus hervorrufen lassen. Durch die Veränderung von an der Schnabelbildung beteiligten Signalproteinen entstanden Embryonen mit breiteren, dinosaurierähnlichen Schädelmerkmalen anstelle eines typischen Vogelschnabels. Die Studie gilt als wichtiger Beitrag zum Verständnis der evolutionären Entstehung des Vogelschnabels.
Das Wiederbeleben ausgestorbener Tierarten wird kontrovers diskutiert. Es gibt sowohl Kritiker als auch Befürworter der Idee.
Der Genetikprofessor George Church von der Harvard University befürwortet die Wiederbelebung ausgestorbener Tierarten mit dem Argument, dass gewisse kritische „Schlüsselarten“ zur Not auch mit Hilfe der Gentechnik vor dem Aussterben bewahrt oder eben „wiederbelebt“ werden müssten, da ihr Fehlen sonst katastrophale Folgen für das von ihnen dominierte Ökosystem haben würde. So müssten beispielsweise Mammuts geklont oder Elefanten zu „funktionalen Mammuts“ umgewandelt werden, da nur ihr Einfluss auf die Tundra hier ein Eskalieren des Treibhauseffektes durch aufsteigendes Methangas verhindern könne.
Nach Meinung des schwedischen Umwelthistorikers Dolly Jørgensen wären die Probleme vergleichbar mit denen, die bei der Auswilderung lokal ausgestorbener Arten in früheren Lebensräumen bestehen; diese gelten allgemein als beherrschbar.
Zahlreiche Fachleute stehen der Wiederbelebung ausgestorbener Tierarten mit gentechnischen Methoden skeptisch bis ablehnend gegenüber; wesentliche Argumente sind zum Beispiel:
Besondere ethische Probleme würde die Wiederbelebung ausgestorbener Hominiden wie des Neanderthalers hervorrufen. Jedoch wird auch diese ernsthaft diskutiert.
Die Dinosaurier übertreffen alle anderen fossilen Tiergruppen an Popularität, da sowohl ihre teils riesigen Erscheinung als auch der Umstand, dass sie nicht gleichzeitig mit dem Menschen lebten, eine besondere Faszination ausüben. Daher ist die Wiederbelebung von Dinosauriern von großem Interesse. Im Kinofilm „Jurassic Park“, der auf dem gleichnamigen Roman von Michael Crichton beruht, werden verschiedene Dinosaurier wieder zum Leben erweckt, und zwar mithilfe genetischer Informationen aus Dinosaurierblut, das aus blutsaugenden Insekten stammt, die in Bernstein eingeschlossen überdauerten. Der Roman und besonders seine filmische Umsetzung genießen weltweit große Popularität, und das – heute wissenschaftlich widerlegte – Konzept wurde oft mit unterschiedlicher Ernsthaftigkeit diskutiert. Der im Film aufgezeigte Mechanismus scheitert schon daran, dass in Bernstein fossilierte Insekten (wie z. B. Stechmücken) gar nicht als Körperfossilien, sondern nur als einen Hohlraum umkleidende, leere Hülle erhalten sind.