1916～1917年，美国密苏里矿业学院、哥伦比亚大学、得克萨斯大学首次正式开设微体古生物学课程，标志着微体古生物学的形成。该学科在20世纪随着油气勘探和深海钻井工作的广泛开展以及技术方法、新型仪器的不断更新和普及而得到长足发展。

微体古生物学所研究的微体化石涉及诸多门类，并跨越很长的地质年代（从前寒武纪一直到新生代）。根据微体化石保存的特点，可将其分为几种类型：①微体古生物的完整骨骼，例如硅藻、有孔虫、放射虫、介形虫等。②古生物的微小器官。它们在成熟或被破坏后与本体分离，此后被保存为化石，如轮藻的藏卵器、高等植物的孢子、花粉等。③某些大化石门类的微小幼体或特别小的成体。它们被保存为化石后，也需借助于显微镜进行研究，如腕足类、双壳类、腹足类、棘皮类以及著名的小壳化石等。④宏体古生物骨骼中的一些微小部分。它们脱离本体后，可单独保存为化石，如棘皮动物的微小骨板或刺、海绵骨针、鱼牙、鱼鳞、小哺乳动物的牙齿等。⑤某些群体生物，如苔藓虫、层孔虫等。

不同国家的古生物学者对微体化石的范畴有不同的看法，如中国学者将层孔虫、苔藓虫等列入微体古生物学范畴，但是不少国外学者并不把它们纳入此范围。其他诸如小哺乳动物牙齿、鱼牙、鱼鳞等亦是如此。

相对于“大化石”而言，微体化石具有显著的特点。它们在纵向(地质年代) 及横向上（地理区域) 分布都十分广泛，数量众多，采获概率高（尽管样品在处理时可能成本偏高且复杂、费时），因此微体古生物学的研究在地层划分、对比方面显得尤为重要。根据微体化石在地层中纵向和横向分布规律，可有效地进行地层划分与对比，根据这些化石还可对古生态、古地理、古气候进行再造，并对有用矿产，特别是油、气和多种沉积矿产进行预测及普查勘探等。在缺乏宏体化石的地层中，微体化石通常能够发挥不可替代的作用（在基础理论研究和生产实践中均如此）。

对于包埋在沉积岩石中的微体化石，一般采用两种实验室技术加以处理分析：①化学分离技术。根据化石本身的化学成分和围岩的矿物成分采用不同的方法将化石从沉积岩石中分离出来。例如，对于石灰岩中的磷灰质牙形类，一般采用冰醋酸浸泡法将其分离；对于硅质岩中的硅质放射虫化石，一般采用浓度很低的氢氟酸进行分离。②切片技术。将包含微体化石的岩石进行切片，然后对切片进行分析研究。

微体古生物学的研究内容主要包括：①形态分类研究。即利用不同的显微技术对微体化石进行观察描述，并进行古生物分类学研究。②古环境研究。根据微体古生物组合、形态特征、壳体化学成分等数据，恢复古环境、古生态、古气候面貌。③生物地层学研究。根据微体化石类群在地层记录中的演变，在地层中建立微体化石生物带，进而划分、确定地层的地质时代。④进化研究。根据微体古生物在地质历史中的变化，讨论生物界的进化规律。⑤应用研究。在能源勘探和开发中，利用微体化石推断石油等能源及矿产资源的形成背景与潜力、源岩的地层位置等。