古生物学与油气地层应用重点实验室（中国科学院）依托单位是中国科学院南京地质古生物研究所，由原“现代古生物学和地层学国家重点实验室”和原“中国科学院资源地层与古地理重点实验室”优化整合，组建而成。原“现代古生物学和地层学国家重点实验室”于2001年由国家科技部批准建设，其前身是1989年中国科学院批准成立的现代古生物学和地层学开放研究实验室。

2012年由中国科学院批准成立，是国内唯一面向油气等沉积矿产资源勘探开发进行综合地层学、沉积学和古地理学研究的实验室。

实验室现有固定成员69人，其中研究人员65人，技术支撑人员4人。固定成员包括中国科学院院士1人、杰青6人、优青5人，其他国家及中国科学院人才计划13人，涵盖了不同层级的杰出科学家和优秀青年学术带头人。