主要开展低等脊椎动物起源、演化和分类研究；建立和完善中国及全球年代地层系统；探讨生物与环境的协同演化关系。
研究方向：
1. 鱼形动物化石的形态学、分类学、生物地层学、层序地层学及地理学等。
2. 两栖类、爬行类、鸟类化石的形态学及分类学，着重研究与之相关的中生代陆相地层及生态系统。
近期研究重点：
1. “中－新生代鱼类演化”；
2. 早期脊椎动物起源与演化；
3. 恐龙和早期鸟类的演化及热河生物群地层；
4. 低等四足动物演化。
科研队伍：
室主任：金帆
张弥曼、朱敏、周忠和、徐星、张江永、张福成、李淳、贾连涛、
汪筱林、王原、赵文金、尚庆华、刘俊、徐光辉、王宁、王强、卢静、乔妥、尤海鲁