對化石形成原因與機制的探索,是壹個從神話向科學的轉變過程,我國古代未能對此形成系統的科學理論。我國最早記載化石的書籍應屬先秦的重要古籍——《山海經》,書中認為那些埋在石頭中的“龍骨”是在金星山上出現的水火之怪的遺骸。唐代書法家顏真卿在《有唐撫州南城縣麻姑山仙壇記》中記載了江西省撫州市麻姑山上的蚌殼,認為是滄海桑田的結果,這是很科學的想法。北宋著名的政治家、科學家沈括是第壹個利用古生物化石對古地理變遷作出科學解釋的我國古代學者。沈括在陜西擔任地方官員期間,曾對發現的“竹筍”化石(實為三疊紀的新蘆木)做了詳細描述和記錄,並認為“竹筍”化石反映了當地以前地勢較低、氣候濕潤、適宜竹子的生長,後來才慢慢變幹旱的。
沈括之後直到晚清,我國古代的學者對古生物化石的認知沒有再往前推進,而此時西方已經初步形成近代關於古生物地層學的理論框架。伴隨著晚清洋務運動的開展,以及西方學者紛紛來華進行地質勘查,我國的古生物學才步入繼續發展的軌道。