18、19世纪之交，博物学家通过对化石的观察发现，地层越老，化石生物与现代生物的差异越大，地层越年轻，化石生物与现代生物的差异越小。这一发现直接为生物进化思想的产生提供了启示。后来，一代又一代科学家通过对不断发现的越来越多的生物化石的研究，根据其形态特征的异同，越来越了解各种生物之间的亲缘关系。在此基础上，科学家的进一步研究使我们对各种远古生物的生活方式、进化规律和机制有了更深入的了解。
微古生物学是20世纪由于工业的迅速发展而形成的一个新的古生物学分支。主要研究对象是那些微小的化石生物，如有孔虫、放射虫、几丁质虫、介形虫、甲藻和硅藻，以及一些古生物的微小器官化石，如牙形石、轮藻和孢粉(植物的孢子和花粉)。其中，孢粉研究在划分和对比非海相地层(即除海相地层以外的所有其他地层)以及研究古气候、古地理和古植被方面具有特殊的意义。
古生态学家在化石研究的基础上，通过研究古生物与古环境的关系，可以了解地质历史各个时期古生物死亡后的生活方式、生活状况、生命活动痕迹、生物及其器官的形态功能、埋葬过程和机制。
理论古生物学家通过研究大量的化石资料来探索生物进化的规律，如物种形成、类别分化、进化方式、进化速率、进化机制等。而古地理学家则通过对大量化石生物的对比研究，了解不同地质历史时期动植物的地理分布。
另外，生物地层学、分子古生物学、古生物学、古仿生学等边缘学科的研究都离不开古生物化石。由此可见，古生物学的各个方面以及一些相关学科的科学研究都离不开古生物化石。
除了科学研究，化石还有很大的审美价值、文化价值和社会价值。许多美丽的化石既是自然遗产，也是自然艺术品，发达国家的许多普通民众都是化石的爱好者和收藏者。通过收藏化石，他们不仅了解了自然历史等科学知识，还起到了修身养性、陶冶情操的作用。近年来，随着中国经济的发展和人民生活水平的提高，也出现了一批化石爱好者和收藏者。他们的活动不仅具有一定的科学普及效果，而且极大地促进了古生物学的发展。比如，近年来在中国辽西发现的许多重大古生物发现，最初都与一些化石收藏者有关。但是，中国目前的化石收藏市场还很不规范。私人收藏虽然在科学研究中起到了一些积极作用，但也为乱采滥挖和走私珍贵化石埋下了隐患。因此，保护珍贵化石和规范化石收藏市场的法律法规必须健全。
中国古代的祖先在几千年前就知道了化石，中医也一直把化石当成药材& mdash& mdash龙骨，用于治疗某些疾病。但是，龙骨的挖掘和药用，确实是对珍贵化石资源的巨大破坏。在知识经济时代的今天，我们应该认识到化石的科学价值和人文价值远大于其医学价值。而且龙骨所能发挥的医疗功能早已被很多新发明的药物所取代。因此，是时候将基尔逐出医学界了。