中國科學院南京地質古生物研究所成立于1951年，其前身為前中央研究院地質研究所及前中央地質調查所等機構的古生物室(組)，目前是我國唯一的從事古生物學(古無脊椎動物學與古植物學)和地層學研究的專業機構。

著名地質古生物學家、中國科學院副院長李四光教授為首任所長，此后斯行健院士、趙金科院士、吳望始研究員、曹瑞驥研究員、穆西南研究員、沙金庚研究員先后任所長，現任所長楊群研究員。

1998年8月，本所成為中國科學院首批知識創新工程試點單位。本所的創新總目標為充分利用我國古生物與地層資源的特色，本所人才和學術優勢，聯合其他學科和單位，開展古生物學和地層學基礎研究和應用基礎研究，以我為主，積極參與國際合作與競爭，力爭在古生物學和生物地層學前沿領域，以及全球重大地質學和古生物學理論探討中，做出若干獨創性和有重大國際影響的創新成果，為我國地層古生物學的發展，為全民科學普及，國民經濟建設和社會發展，以及國家知識創新體系建設做出更大的貢獻。

本所將建設成為一個全球公認的古生物學與地層學研究中心、標本收藏與展示中心、信息與數據中心、人才培養基地。