中国科学院南京地质古生物研究所成立于1951年，其前身为前中央研究院地质研究所及前中央地质调查所等机构的古生物室(组)，目前是我国唯一的从事古生物学(古无脊椎动物学与古植物学)和地层学研究的专业机构。

著名地质古生物学家、中国科学院副院长李四光教授为首任所长，此后斯行健院士、赵金科院士、吴望始研究员、曹瑞骥研究员、穆西南研究员、沙金庚研究员先后任所长，现任所长杨群研究员。

1998年8月，本所成为中国科学院首批知识创新工程试点单位。本所的创新总目标为充分利用我国古生物与地层资源的特色，本所人才和学术优势，联合其他学科和单位，开展古生物学和地层学基础研究和应用基础研究，以我为主，积极参与国际合作与竞争，力争在古生物学和生物地层学前沿领域，以及全球重大地质学和古生物学理论探讨中，做出若干独创性和有重大国际影响的创新成果，为我国地层古生物学的发展，为全民科学普及，国民经济建设和社会发展，以及国家知识创新体系建设做出更大的贡献。

本所将建设成为一个全球公认的古生物学与地层学研究中心、标本收藏与展示中心、信息与数据中心、人才培养基地。