微体古生物法是古海洋学最主要的研究手段。有孔虫、放射虫、硅藻、颗石藻等微体或超微体生物的生活，主要受海水深度、温度、盐度、浊度、营养盐以及水体运动等各种物理化学条件的控制。这些要素变化的信息便记录在生物个体、生物组合、分异度等特征上，因此海洋生物是海洋环境的灵敏标志。不同生物对其生活环境有一定选择性，如放射虫多见于赤道海域；硅藻多产于高纬度海区；窄温性有孔虫，有的适应于温水，如截锥圆辐虫；有的适应于冷水，如厚壁新方球虫。根据生物分布还可以推断古海岸线的位置，从底栖有孔虫的居住带和生物分异度可推断古水深；微体生物化石组合和延伸方向大体指明水团和海流流向；窄盐性动植物化石可作为判断海水盐度的指标，等等。
