Лаборатория палеонтологии и стратиграфии палеозоя образована в составе Института геологии и геофизики СО АН СССР в 1958 году академиком Б.С. Соколовым. В разное время в начале 70-тых годов из состава лаборатории было выделено два самостоятельных структурных подразделения - лаборатория палеонтологии и стратиграфии докембрия (зав. лаб. д.г.-м.н. В.В. Хоментовский) и лаборатория палеонтологии планктона и бентосных водорослей (зав. лаб. профессор А.М. Обут, с 1984 года д.г.-м.н. Е.А. Елкин). После реформирования лаборатории с выделением двух отмеченных выше структурных подразделений с 1977 по 1989 годы ее возглавлял д.г.-м.н. В.Н. Дубатолов.
В 1989 году две лаборатории - палеонтологии и стратиграфии палеозоя и палеонтологии планктона и бентосных водорослей были преобразованы, соответственно, в лабораторию нижнего палеозоя (зав. лабораторией д.г.-м.н. Ю.И. Тесаков) и лабораторию верхнего палеозоя (зав. лабораторией д.г.-м.н. Е.А. Ёлкин). В 1997 году при создании Института геологии нефти и газа Объединенного института геологии, геофизики и минералогии СО РАН на базе этих двух лабораторий и частично лаборатории микропалеонтологии была создана лаборатория палеонтологии и стратиграфии палеозоя в современном ее виде.
В соответствии с планами НИР Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН лаборатория проводит исследования по приоритетному направлению 27: «Осадочные бассейны Сибири и нафтидогенез: эволюция в истории Земли, закономерности генерации, миграции, аккумуляции и сохранения залежей углеводородов» общей для Отдела палеонтологии и стратиграфии Института программе 27.2: «Стратиграфия, биогеохронология и типизация экосистемных перестроек в протерозойско-фанерозойской истории осадочных бассейнов Сибири, связь с глобальными изменениями среды, процессами осадконакопления и эпохами нафтидогенеза» (координатор чл.-к. РАН Каныгин А.В.) и конкретно по проекту 27.2.1: «Стратиграфия и палеобиогеография протерозойских и палеозойских бассейнов Сибири, экосистемные перестройки, их связь с глобальными изменениями среды, процессами осадконакопления и эпохами нафтидогенеза». В рамках проекта осуществляются исследования по следующим научным направлениям:
Научные исследования проводятся в тесном сотрудничестве с сотрудниками лаборатории микропалеонтологии и лаборатории палеонтологии позднего докембрия и кембрия ИНГГ СО РАН, а также по отдельным направлениям в содружестве с другими научными и производственными организациями, в первую очередь с Сибирским научно-исследовательским институтом геологии, геофизики и минерального сырья (СНИИГГиМС) Минприроды.