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中国古动物馆是由中国科学院古脊椎动物与古人类研究所创建的中国第一家以古生物化石为载体，系统普及古生物学、古生态学、古人类学及进化论知识的国家级自然科学类专题博物馆，也是目前亚洲最大的古动物博物馆，以及全国青少年科技教育基地、北京市青少年教育基地、中国古生物学会科普教育基地和中央国家机关思想教育基地。
中国古动物馆分为古脊椎动物馆和树华古人类馆、设有古鱼形动物和古两栖动物展厅、古爬行动物和古鸟类展厅、古哺乳动物展厅、古人类与旧石器展厅四个展厅，并包括东厅、贵宾厅等特展厅。
该馆依托研究所近百年收藏的20余万件标本，展出了从中精选的有代表性的藏品近千件，其中包括来自非洲的特殊礼物 “活化石”拉蒂迈鱼、亚洲最大的恐龙马门溪龙、被称为“中国第一龙”的许氏禄丰龙、被编入我国小学课本的古动物黄河象的骨架，以及神秘的“北京猿人”头盖骨丢失前复制的仿真模型等，展品之精美、种类之齐全，堪称亚洲第一、中国之最。