山旺化石，又称山旺古生物化石，是指产于我国山东省临朐县山旺镇山旺村的化石。山旺古生物化石形成于1800万年前，是中国唯一、世界罕见的在中新世保存完整、门类齐全、具有不可替代和重要科学价值的地层古生物化石遗迹。已发现各类生物化石十几个门类600多属种。

据《临朐续志》卷二十一至二十三载：“尧山东麓有巨涧，涧边露出矿物，其质非石非土，平整洁白，层层成片，揭视之，内有黑色花纹，虫者、鱼者、鸟者、兽者……花卉者不一其状，俗称万卷书，唯干则碎裂，不能久存”。这非土非石的矿物，即硅藻页岩(亦称矽藻土、硅藻土)。硅藻页岩质地细腻，颜色灰白，里层极为发达和丰富，分层很薄，1厘米厚的硅藻土竟达四五十层之多，大量的古生物化石就蕴藏在这岩层之中。

山旺化石产地，位于鲁西中台隆东北部、昌乐凹陷南沿。自太古以来，这里地层一直比较稳定，处于自然剥蚀状态，至中生代后期，地层开始活动，火山喷发，地表变形，出现了一个盆形地貌。大约到1800万年前的新生代第三纪中新世，由于河水的流入和雨水的蓄存，形成了一个淡水湖，周围火山喷发物玄武岩等经风化分解，形成硅质胶溶体，而盆地水域中有足够的二氧化硅，给硅藻的生存提供了物质条件。从出土的化石来看，除温带动物外，还有许多亚热带常绿阔叶树种、落叶阔叶树种及亚热带地区的动物。这说明周围森林茂密，林中藤本植物盘绕，生息着各种飞禽、走兽和昆虫。山旺湖中生长着大量的硅藻，以水的深浅分别出现浮游型和底栖沿岸型的硅藻群，还有近处的黑三棱、金鱼藻等，为大量着生和附生硅藻的生长创造了条件。随着岁月的流逝，湖中沉积物日渐增多。又由于火山喷发，地壳变动，许多动植物不能适应改变了的自然环境，死亡后陷入湖中，被硅藻及其他沉积物埋葬，又因硅藻土具有吸附、隔音、保温等性能。所以，山旺湖中的动植物尸体能与空气隔绝，再经大自然的物理、化学等多种因素的变化，便形成了化石。

至今山旺已发现硅藻、孢粉、裸子植物、昆虫、鱼、两栖、爬行类、鸟、哺乳动物等10个门类，400余种属，1万余件，其门类之多，品种之全及体态之完美，属举世罕见。

植物化石有真菌、苔藓、蕨类、裸子、被子植物及藻类，以枝叶最多，多数保留原有颜色，花、果实和种子也保存得非常完美。

动物化石有昆虫、鱼、两栖、爬行、鸟及哺乳动物，是20世纪末世界上发现鹿类化石最多、保存最完好的化石产地，特别是山旺山东鸟、齐鲁泰山鸟等鸟类化石的发现，填补中新世时期之空白，成为中国鸟类化石重要的产地，被誉为化石宝库。山旺化石的发现和研究，开拓了古生物研究的新领域，提供了探索我国华东北部地区中新世动物群，古地理古气候，以及地层对比的重要依据。

千奇百态的哺乳动物化石中有迄今世界上唯一的保存最好的东方祖熊完整骨架；有体形庞大的食肉动物犬熊和豺熊化石；有无角犀牛化石；有三角原古鹿化石等。这些标本保存极为完整，就连皮毛、胃中食物都保存了下来。

山旺硅藻土页岩轻薄、细薄和防腐的有利条件，还为我们保存了最多、最完好的鸟类化石。其中山旺山东鸟是中国首次发现的第一个完整的鸟化石，它填补了中国第一纪鸟类化石的空白。硕大临朐鸟是中国发现的最大的鸟类化石。

中华河鸭是中国已知鸭科甚至雁形目保存最完整、时代最早的化石代表。山旺化石的宝贵之处，不仅是门类众多，而且保存完整。如树叶的叶脉、蝙蝠的翼膜、蜘蛛的足毛，蜻蜓的羽翅……都印痕清晰，历历可辨，就连极难形成化石的蝌蚪、青蛙、蝾螈、蜜蜂、花朵，都保持了原态，有的还保持了原来的色彩。许多化石都已属“稀世珍宝”。

山旺化石藏于硅藻土页岩内，该处的硅藻土沉积厚度约为25米，由于层薄如纸，稍加风化即层层翘起，宛若书页，古人形象比喻为“万卷书”，大量古生物化石含在其中，已成为国际上中新世生物建阶的重要依据。

山旺化石产地，位于临朐县城东北22公里处的山旺村东，是国家重点自然保护区；因地下蕴藏着大量形成于1800万年以前的稀世珍宝古生物化石而驰名中外，被称为“古生物化石的宝库”。

山旺化石的最早研究者是杨钟键教授。1935年5月，著名古生物学家杨钟健教授来山旺进行考察，发现了树叶、花、昆虫、蝌蚪、鱼、蛙化石，这是我国科学家对山旺古生物化石的首次考察。1936年6月，杨钟健发表了山旺地层古生物的第一篇论文，从而揭开了“万卷书”的第一页。1937年杨钟健再次来山旺，采到了哺乳动物化石。至1940年，根据他提供的化石和资料，许多国家都分别撰写过山旺化石或硅藻土的论文。

1980年1月17日，国务院以(80)国办函字2号文件确定化石产地山旺为国家重点自然保护区。

1981年设置了山东省山旺古生物化石保护管理所。

1985年4月在县城建立了山旺古生物化石陈列馆。馆主体建筑采用楼阁式古建筑形式，富丽堂皇，古朴大方，建筑面积3600平方米，展出面积700平方米，陈列各类山旺动植物化石标本万余件。