李四光是中国古生物学事业的开拓者和奠基人。他早年就对中国古生物学研究布局进行思考和部署。上世纪2O年代，当时国内缺乏研究古脊椎动物方面的人才，于是他在杨钟健出国留学时，指示他去德国专攻古脊椎动物学。杨钟健学成归国后填补了我国古脊椎动物研究的空白，任中央地质调查所新生代研究室副主任。新中国成立后该室扩建为古脊椎动物研究所、古脊椎动物与古人类研究所，杨钟健一直担任该所所长，成为中国古脊椎动物学的开拓者和奠基者。鉴于国内古植物学研究力量薄弱，李四光于1928年推荐斯行健赴德国柏林大学专攻古植物学，师从古植物学大师高腾(W．Gothan)教授。斯行健1933年学成归国，1951年中国科学院古生物研究所成立后，斯行健被任命为代所长，所长，成为中国古植物学的开拓者和奠基者。杨钟健和斯行健都为中国古生物学事业的繁荣和发展做出了巨大贡献。

新中国成立后，李四光对全国古生物学研究机构的设置和部署实施，倾住了大量心血，为中国古生物学的发展奠定了坚实的基础。1949年南京解放前夕，李四光身在海外，明确表示反对国民党政府将中央研究院南迁广州，然后搬迁台湾的决定。他全力支持在南京的地质系统人员反搬迁迎解放的护所运动，并提出拿出自己的积蓄为同仁提供工作和生活补贴。在他的支持下，南京的地质机构的人员设备和图书资料都完整地保留下来，为以后中国地质古生物学事业的发展奠定了基础。

李四光回国后，即被委以重任，历任中国科学院副院长，科联主席、地质部部长，中国科协主席等职。周恩来总理委托他把组织全国地质工作者为国家建设服务的责任担负起来。接到周总理交托的任务之后，李四光便着手组织部署全国的地质工作。为了听取大家的意见，他亲自拟定了一份征求意见信，发给全国所有的地质工作者，共200余封，并收到了大部分回信。经过统筹考虑后，李四光提出一会(地质工作计划指导委员会)、二所(中国科学院地质研究所和古生物研究所)、一局(财政委员会矿产地质勘探局)的意见，报经政务院第47次会议通过。

李四光是南京地质古生物研究所的缔造者。1950年5月7日，李四光被任命为中国科学院古生物研究所所长后，立即投入了研究所的筹建工作。他以高瞻远瞩的战略眼光对研究所所址的选择、科研队伍的构成、古生物图书馆建设等方面作了全面安排和部署。首先，将南京鸡鸣寺路原中央研究院的地质研究所所址选为古生物研究所所址。其次，将原中央研究院地质研究所、中央地质调查所古生物室和北京地质调查所新生代研究室的古生物学者22人集中到古生物研究所，分设古植物、古无脊椎动物和古脊椎动物三个研究室。这标志着我国在无脊椎动物学、古脊椎动物学和古植物学三个分支学科第一次在机构和领导体制上实现了统一。这对以后中国古生物学的发展起到重大的推动作用。三是扩充和完善古生物文献资料的收藏。通过与原中央地质调查所交涉，将古生物方面的书刊拨归到古生物所图书馆。身为古生物学家的李四光深知文献资料，特别是世界上首次发表的古生物分类学文献是开展古生物学研究不可或缺的条件，而这些资料许多都是十八、十九世纪由西方学者发表在各种期刊上。原地质研究机构留下的古生物学书刊资料缺漏甚多，远不能满足科学研究工作的需要。李四光以他的远见卓识当即作出决策，向中国科学院申请经费，从海外旧书市场采购国内缺乏的过期期刊。其采购规模之大，竞引起海外旧书市场一度价格上扬。通过这些措施，大大完善了古生物研究所图书馆的书刊收藏，为其日后成为亚洲最大、世界前列的古生物学专业图书馆奠定了基础。古生物研究所图书馆收藏的扩充和完善，不仅基本上满足了所内科研工作的需要，而且也为满足全国古生物学教学科研和生产单位的需要发挥了极为重要的作用。古生物研究所的成立，集中了国内一流的古生物学家和文献资料，为满足国家地质调查，能源和矿产资源普查勘探等国民经济建设的急需，普及宣传科学知识，培养古生物专业人才，以及为中国和世界古生物学与地层学研究作出了重要的贡献。经李四光之后几代古生物学工作者的不懈努力，如今南京地质古生物研究所已成为亚洲最大的古生物学研究机构，先后涌现出13位院士和诸多学科带头人，被誉为世界三大古生物学研究中心之一。