朝阳是享誉世界的中生代珍惜古生物化石集地区，是世界自然遗产最珍贵的一部分，被誉为世界级古生物化石宝库。
朝阳古生物化石分布广，种类多，出量大，已知的化石产地近百处，最著名的有已被列入国家级鸟化石自然保护区的北票四合屯和龙城区上河首、凌源大王杖子、朝阳县的胜利、大平房、联合、杨树湾等。分布区域达一万多平方公里，主产地核心区为1136平方公里。化石种类有鸟类、鱼类、爬行类、两栖类、哺乳类、鳄类、翼龙类、双壳类、昆虫类和植物类，共包括11门、36纲、65目、171科、343属、628种，构成了一个系统、完整的中生代“热河生物群”创下了时代最久、数量最多、种类最全、层位最多、科研价值最高的五个世界之最，是拥有世界上保存最好的早期哺乳动物骨架（张和兽），保存最完整的早期蛙类（三燕丽蟾），最早的鸟壳类、昆虫类和植物类，共包括11门、36纲、65目、171科、343属、628种，构成了一个系统、完整的中生代“热河生物群”创下了时代最久、数量最多、种类最全、层位最多、科研价值最高的五个世界之最，是拥有世界上保存最好的早期哺乳动物骨架（张和兽），保存最完整的早期蛙类（三燕丽蟾），最早的鸟类化石群（孔子鸟、娇小辽西鸟、朝阳鸟）的地方，更是地球上第一枝“花”（被子植物的“辽宁古果”）绽开的地方和第一只鸟（长有羽毛的中华龙鸟）飞起的地方。其中，中华龙鸟的发现改写了教科书中鸟类起源于德国始祖鸟的学说。
为了保护和利用珍贵的古生物化石资源，现已建成四合屯化石地质棚户走廊和辽宁古生物化石博物馆，并正筹建集旅游观光、科研科普、休闲娱乐于一体的世界最大的国家级鸟化石地质公园。