从立所之初，中国科学院南京地质古生物研究所就坚持利用自身专业所长，开展全国范围的地质资源调查，为国民经济建设服务，特别是为油气等重要能源矿产资源的勘探开发做出了突出的贡献。数十年来，先后参加了大庆油田、克拉玛依油田、塔里木油田、胜利油田、渤海油田等的地质勘探，以及煤田普查、矿产调查、页岩气攻关等重大生产任务。此外，研究所还积极参与了上世纪70年代的第一次青藏科考，目前正组织力量积极参加第二次青藏科考。 代表性工作包括：

• 投身全国地质大调查
• 开展辽东太子河流域地层考察
• 祁连山地质科考地层古生物工作
• 松辽平原中生代地层研究与大庆油田的发现
• 青藏高原综合科学考察地层古生物研究
• 西南地区石油会战
• 云南中生代红层调查
• 黔西滇东煤田普查
• 渤海沿岸地区新生代地层研究
• 富铁矿会战
• 东部含油气地层及古生物群研究
• 塔里木盆地各纪地层和地质演化研究
• 准噶尔盆地形成演化及油气形成研究
• 北疆地区石炭纪地层及含矿性的研究
• 煤田勘探开发中的地层古生物研究
• 中石化大型油气开发前赡性研究项目“中国海相地层研究”
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