生物化石的古生态研究是重建地史时期古地理、古气候的重要依据。每种生物都是生活在一定的环境,适应环境的结果。各种生物在其习性行为和身体形态构造上都具有反映环境条件的特征。利用这些特征就可以推断生物的生活环境,例如海生生物化石珊瑚、有孔虫等反映海洋环境;陆生植物叶片、树根、昆虫等则反映大陆环境。根据一个地质时期各种生物化石的生活环境和气候条件的研究,就可以推断该时期的海陆分布、海岸线位置和湖泊、河流、沼泽的范围等。古环境和古气候的重建对地质历史的了解是十分重要的。此外,生物的硬体部分还可以形成反映古环境、古气候的岩石标志,如贝壳岩反映海滨环境,生物岩礁反映低纬度暖海环境,泥炭或煤反映潮湿沼泽环境等。 由于生物是由低级到高级发展到现代的,地史上各个时期的生物门类都不相同,每个时期的化石类群与当时的生物门类相关。不同地史时期有其发达的生物门类,也就有其特征的化石类群,有些门类在该时期占统治地位,有些门类在该时期衰退或灭绝。总之,按时间的进程,生物门类与化石类群的变化,显示了生物演化的系统发展历史。