「生命就像一部既沒有觀眾又沒有劇本的大戲，它從不停頓地演繹了數十億年。」對於現代古生物學和地層學國家重點實驗室主任朱懷誠研究員和其他20多位科學家來說，「尋覓地球遠古的生命就是我們的任務，這是比神話故事更加迷人的科學。
」他們研究的對象是各種地質時代中的生物化石，所揭示的是遠古生命的奧秘和生命演化的歷史，是一個生命進化過程中的真實而又神奇的故事。古生物學和地層學領域的中國唯一
「在古生物學和地層學領域，我們是唯一的國家重點實驗室。」朱懷誠告訴記者，實驗室的前身是中國科學院1989年批准建立的中國科學院開放實驗室。依託中國科學院南京地質古生物研究所，利用我國得天獨厚的豐富化石資源，實驗室對具有重大意義的古生物學、地層學關鍵問題進行了科學探索和理論總結。」
過去五年來，在科技部、國家自然科學基金會和中國科學院等的支持下，實驗室瞄準本學科領域的國際前沿和熱點，在地球生命史及年代地層等方面開展了國際前沿領域的研究，直接參與了該領域的國際競爭與合作，培養出一批優秀青年學者和學術帶頭人。現在，實驗室已經形成以年輕科學家為主體、老中青相結合的精幹的科研隊伍。其中，中科院院士3人、國家傑出青年基金獲得者3人，國家自然科學基金委「創新群體」1個。在2000年和2005年國家重點實驗室評估中，兩次被評為優秀。
一系列科學發現震驚世界
「經過多年的發展，我們實驗室已經成為一個在國內有強大吸引力、在國際上有重要影響的古生物學和地層學研究基地。」說起實驗室，朱懷誠研究員的話語裡充滿了自信。的確，在最近幾年裡，實驗室取得了一系列震驚世界的科學發現，為人類探索生命演化史中的幾個關鍵階段作出了重大貢獻，先後有13篇論文在《科學》、《自然》等國際權威學術刊物上發表。其中澄江動物群與寒武紀大爆發的研究成果在2003年獲得了空缺多年的國家自然科學獎一等獎。
生命起源與早期演化是當今科學界最為關注的前沿領域之一，廣泛涉及地球科學及生命科學的許多重大疑難問題。「澄江動物群」是世界上已知最古老、最具多樣性的動物群，它蘊含著揭開生命早期演化與「寒武紀大爆發」奧秘的大量信息和重大線索。這次大爆發是生物演化進程中規模最宏大、分類等級最高、影響最深遠的適應輻射事件，不僅無脊椎動物門級代表幾乎都已誕生，更為驚喜的還出現了高等脊索動物。陳均遠研究員等首次在雲南昆明海口寒武紀早期帽天山頁巖中發現了毛顎類化石，為「寒武大爆發事件是現代生物多樣性和動物基本體制起源的偉大起點」這一科學推測提供了新的科學依據。論文於2002年10月發表在《科學》雜誌，引起了國際同行和眾多媒體的極大興趣和廣泛關注。之後，他們再接再厲，進一步運用分支分析的方法研究海口蟲與脊椎動物、脊索動物的親緣關係，進一步提出海口蟲是處於無脊椎動物向脊椎動物過渡的「消失了的中間環節」。
2004年6月，陳均遠研究員在《科學》上公布了又一重大科學發現，即迄今最古老的兩側對稱動物化石——貴州小春蟲在甕安生物群中被發現，這一成果對於破解真體腔動物的起源之謎提供了重要線索，因為地球早期生命從輻射對稱到兩側對稱的演化是生命進化過程中的一個重大事件，它意味著一系列遺傳基因的重要創新，並由此促進生命的形態、行為向更加複雜的階段快速發展。
在地史時期生物起源、輻射、滅絕與復甦的研究方面，由戎嘉餘院士主持的國家973項目，也取得了許多突破性進展。項目組成員在古生物學和同位素地球化學等資料綜合分析研究基礎上，提出了古生代和中生代之交（距今2.5億年）的生物大滅絕是爆發性的，動搖了過去分期滅絕的觀點。這一研究成果在2000年7月發表於《科學》雜誌。他們提出超級大滅絕發生的原因可能受大規模火山噴發、地外物體撞擊等突發因素驅動，這對解釋地球生命超級大滅絕和對人類全面地認識地球生命演化歷史具有重要意義。另外，「熱河生物群的演化與環境演變研究」和「熱河生物群綜合研究」在鳥類、獸類和被子植物的起源與早期演化、訪花昆蟲與被子植物協同演化等方面也取得了一系列重大突破，對於解決中國陸相侏羅—白堊系的界線，探討東亞中、新生代古氣候和古環境變遷，以及現代氣候、環境演化趨勢的研究，都具有重要的科學意義。
在全球地質年表上楔上中國「金釘子」
全球界線層型研究是全世界地質學家共同參與的一項地學領域最基本的立典性工作，目標就是要建立一個全球統一的地質年表、一個標識地球各種物質和生命過程的、精確的時間標尺。
這種「共同語言」包含有101個年代地層界線點，即全球界線層型剖面和點（俗稱「金釘子」），「金釘子」一經確立就成為「法定」的全球對比標準。因此，長期以來，各國地質學家都在儘自己的最大努力建立這樣的「國際標準」。「金釘子」的形成是地學各領域綜合研究的精華，「金釘子」的確立體現出一個國家地學研究的綜合實力和水平，代表國家的榮譽。
實驗室的陳旭院士及其研究集體經過多年的潛心研究和廣泛的國際交流與合作，獲得了我國在世界上的第一個「金釘子」———奧陶系達瑞威爾階的全球界線層型，這也是國際奧陶系內部界線的第一個「金釘子」。金玉玕院士及其課題組經過多年的努力，終於使2000年公布的《全球年代地層表》上出現了以中國的剖面作為標準的名字———「樂平統」（包括長興階和吳家坪階）。他主持的新一代國際二疊紀年代地層系統將「樂平統」作為國際二疊系上統的標準層序，結束了國際地質年表中沒有我國學者建立的地質年代單元的歷史。
2003年9月，經過6個國家的激烈競爭，實驗室彭善池研究員領導的課題組在寒武系首個「金釘子」的競爭中奪魁。他們從1992年起，通過對湖南省西北部花垣縣排碧鄉寒武紀地層剖面精細的生物地層學和地球化學等的綜合研究，確立了作為全球標準的一個「統」級單位和一個「階」級單位，並分別以我國地名命名為「芙蓉統」和「排碧階」，同時還確立了這兩個單位共同底界的「金釘子」。
瞄準世界前沿和國家需求
「在獲得了國家自然科學基金委員會『創新群體』的資助後，我們把目光更多的放在了國際前沿領域，並加強了國際合作的力度。」朱懷誠告訴記者，在穩定的資助下，實驗室加大了野外工作力度，開始嘗試採取完全新鮮、連續的樣品，在浙江長興煤山剖面建立了「鑽取巖芯」的項目，在國際上產生了很大的反響，吸引了美國麻省理工學院、哈佛大學、美國國家地質調查局等多個國家優秀的科學家參與，展開了天外撞擊證據盲測等研究，將對全面揭示泛大陸時期中國和全球性生物滅絕過程和環境演變起到借鑑和啟示作用。
實驗室還確立了分子古生物學的前瞻性研究方向。這是古生物學與生物學和地質學的交叉領域，是一個新的邊緣學科生長點。它主要任務是發掘地質時期的古DNA、胺基酸等分子化石，研究其保存規律，將古生物化石記錄與現代分子生物學數據緊密結合起來，探討生命演化進程，計算演化速率，探討重要生物類群起源的時間。
在對具有重大意義的古生物學、生物地層學關鍵問題進行探索研究和理論總結的同時，實驗室也一直注重發揮自身的優勢，積極投身國民經濟主戰場，為國民經濟建設及社會發展作貢獻。朱懷誠研究員主持的研究群體從「七五」、「八五」到「九五」連續參與和主持了國家重點科技攻關項目「塔裡木盆地石油天然氣勘探」有關專題研究，在塔裡木盆地古生代和北方石炭—二疊紀古生物學和生物地層學研究中取得了一系列突破，填補了該區地層研究的許多空白。對於將來的研究方向，朱懷誠告訴記者，實驗室將從古生物門類的研究入手，對中國及其鄰區重大地質歷史時期古生態系、生物古地理和古氣候等一系列關鍵問題進行深入探討和系統總結。這一領域的研究成果，對於能源和礦產資源的勘探與開發亦將具有全局性的指導意義。