很多人可能曾好奇過：人是從哪來的？人是從古猿進化而來的吗？恐龍真的灭绝了吗？最大的恐龍有多重？過去真的有海怪吗？翼龍是空中飛行的恐龍吗？鸟类是从恐龙演化而来的吗？猛犸象生活的时期真的很冷吗？古代地球上还生活着哪些动物和植物？它们又是如何一步步演化成今天的生物的？古生物学可以回答這些问题。
中国战国至西汉时期的《山海经》中，開始有了關於 “龙骨” 的記錄。早在公元前 6 世紀，古希臘學者就已經認識到，化石是由遠古生物形成的。唐代的颜真卿和北宋的沈括也准確地指出，化石是遠古動物和植物的遺迹。在欧洲的文艺复兴时期，達・芬奇提出了根據化石推測地壳運動和海陆变迁的观点。在 18 世紀後期，古生物學逐漸成為現代科學的一個分支，最終在歐洲發展起來，并迅速在地質學、生物學等領域得到了廣泛的應用。
古生物學的主要研究對象是化石。法國科學家居维叶堪稱古生物學的奠基人，这和他開展的大量動物比較解剖學工作有關。居维叶的工作還為后来發展起來的生物進化理論奠定了基礎。將古生物學知識應用于地層學和地質學研究，離不開英國著名地質學家史密斯的卓越貢獻。他在 1796 年提出了化石層序律：地層越老，所含生物越簡單，反之亦然；不同時代的地層，有不同的化石組合。他將這一發現廣泛應用于地質測圖工作中，從此古生物學成為地層學乃至整個地質學研究的一門基礎科學。可以說，煤、石油等地質礦產的發現和研究，離不開古生物學家的卓越貢獻。
古生物學作為生物學和地質學的交叉学科，其研究成果無疑為達爾文的進化論提供了有力證據。達爾文在撰写不朽巨著《物種起源》時，了解的化石數量和種類還不算丰富，但達爾文还是從中獲得了許多重要的灵感和支持他理論的證據。如今，古生物學已經积累了丰硕的成果，研究者發現了許多現代生物的共同祖先，以及無數連結不同生物類群的過渡類型化石，从而更加完美地證實了達爾文的理論。在新疆發現的侏羅紀恐龍群，大大丰富了人們對中生代生物的認識。美國著名生物學家杰里・科因曾這樣写道：“達爾文撰写《物種起源》時，胚胎學证据被用作最強有力的证据，如果換到今天，他可能会將這一荣誉交給化石。对許多人來說，化石证据在心理上比分子遺傳學數據更有說服力……如果沒有化石，我們對生物進化的了解只會是一個大致的輪廓。有了化石這雙 ‘眼睛’，就可以透過它來俯瞰歷史的深处。”或许可以說，達爾文的伟大進化理論大廈之所以能夠歷經 100 多年而屹立不倒，正是因为建立在 “牢固的岩石” 之上。若將地球生物進化史比喻為一棵從遠古開始生長到現在的大樹，那么所有現存的動物和植物都只是它最新長出的樹葉，而化石則代表了它的樹干、樹枝和已經凋落的樹葉。因此，研究現代各門類生物的起源和進化歷史，自然也要依賴化石。
大約一個半世紀前，西方學者就開始陆续到中國考察、采集化石。然而，中國學者從事古生物學研究還不到 100 年的時間。尽管如此，古生物學仍是現代中國較早開展的自然科學之一。我國古生物學的先行者曾創造了無數辉煌成果，奠定了中國古生物學研究的基础，为中國的地質事业做出了独特贡献。从1929年发现震惊世界的周口店北京人头骨，到侏罗纪的自贡恐龙动物群、寒武纪的澄江生物群、白垩纪的热河生物群，一个个世界级的化石宝库在中国大地被揭开神秘面纱。一个个被誉为科学界“奥运金牌”的地层“金钉子”在中国确立，中國古生物學家為編写地球演化年表做出了突出贡献。
2001年，美國《科學》期刊以《精美的中國化石為生命史書增添了新篇章》為標題，专题报道了中國古生物學近年來取得的耀眼發現。同年，英國《自然》期刊特別編辑出版了中國古生物學特辑《腾飞之龙》，介紹了中國古生物學研究的成就：中國古生物學家從古老的寒武系地層中發現了地球上的第一条鱼，揭開了寒武紀大爆發的面纱；他們不但發現了世界上最早披着羽毛的恐龍，还提供了鸟类起源于恐龙祖先的最好化石证据；他們還發現了世界上最古老的龟、最早能滑翔和游泳的哺乳动物、最早的披毛犀、最早的树根、最早的花朵……英國《自然》期刊一位資深生物學編辑在2009年介紹中國古生物學界的一篇文章中評價道：“開放政策造就了新一代的中國研究者。21世紀初，中國既有最優秀的古生物學家，也拥有最好的化石。”
古生物學是生物演化的墓碑。生物的演化繁復無比，如同一套卷帙浩繁的書籍，它記錄的地球生命故事就印刻在化石之中。尽管這套歷史書已經被大自然 “撕碎揉烂”，並 “散落各处”，然而古生物學家們不知疲倦地寻找着岩石中生命演化的蛛丝馬迹，执著地将這些不同 “篇章” 中的零散 “段落”、“字句” 拼接起來，為我們重現幾十億年來地球生物演化的故事。