Die Erforschung fossiler Wirbeltiere und Invertebraten profitiert in besonderem Maße von den reichen Fossillagerstätten Baden-Württembergs. Im Zentrum stehen aktuell die wissenschaftlichen Grabungen in der Germanischen Trias (Vellberg, Trossingen), im Weißjura von Nusplingen und im untermiozänen Randecker Maar. Die Fossilausbeute dieser und früherer Grabungen (z.B. Miozän der Ulmer Region, oligozäne Karstspaltenfüllungen, Unteroligozän von Rauenberg/Frauenweiler, Jura der Alb, Keuper von Kupferzell), die Funde aus dem Grabungsschutzgebiet Holzmaden sowie der umfangreiche Sammlungsbestand ermöglichen Arbeiten zur Systematik, Stammesgeschichte und Verbreitungsgeschichte zahlreicher fossiler Organismen. Forschungsschwerpunkte sind die Veränderung der Lebensgemeinschaften triassischer Wirbeltiere, die Erforschung des marinen Ökosystems Nusplingen und der Flora und Fauna aus den 17 Millionen Jahre alten Seeablagerungen des Randecker Maars sowie der rd. 13 Millionen Jahre alten Seesedimente des Steinheimer Beckens. Strukturen pflanzlicher Fossilien liefern Informationen zur Taxonomie der Pflanzen und zum Klima vergangener Zeiten, darunter auch zum paläoatmosphärischen CO2-Gehalt.
Unsere biomimetische Forschung dient dem tieferen Verständnis funktioneller Prinzipien pflanzlicher Strukturen und versucht diese funktionellen Prinzipien pflanzlicher Strukturen für technische Anwendungen nutzbar zu machen.
Die einzigartige und umfangreiche Bernsteinsammlung und weitere Sammlungen fossiler Insekten liefern die Grundlage zur Beschreibung zahlreicher neuer Insektentaxa sowie deren Stammesgeschichte, Verbreitungsgeschichte und Paläoökologie.
