Ústav geologie a paleontologie je pracoviště s mnohaletou a bohatou historií a řadou významných osobností, které zde zanechaly svoji nesmazatelnou stopu a postavily tak pevné základy pro jeho dnešní moderní podobu. Geologický ústav, zahrnující i paleontologické oddělení, byl založen současně s Přírodovědeckou fakultou Univerzity Karlovy již v roce 1920.
Prvním ředitelem Ústavu se stal prof. Filip Počta (1859–1924), který přednášel oba obory, tedy geologii i paleontologii. Jeho nástupcem a řádným profesorem geologie se v roce 1926 stal prof. Radim Kettner (1891–1967), který publikoval řadu dnes již klasických prací zejména o tektonice a stratigrafii Barrandienu a patří k největším osobnostem české geologie vůbec. Během desetiletí svého působení vybudoval z Ústavu v evropském měřítku respektované pracoviště, vychoval řadu žáků, jeho zásluhou vznikly rozsáhlé sbírky a je rovněž autorem čtyřdílné učebnice Všeobecná geologie, která byla základní studijní pomůckou několika generací geologů.
Druhým řádným profesorem geologie se stal v roce 1946 prof. Odolen Kodym (1898–1963), který byl znamenitým přednášejícím. Mezinárodně uznávanou vědeckou osobností působící na našem Ústavu byl i prof. Zdeněk Mísař (1926–2003), který inicioval výzkum zejména ultrabazických těles, vysokotlakých hornin, eklogitů a ofiolitových komplexů Českého masívu a byl hlavním autorem významných učebnic Geologie ČSSR a Regionální geologie světa.
Na počátku 90. let minulého století se pak ředitelem Ústavu stává i prof. Ivo Chlupáč (1931–2002), světoznámý stratigraf a paleontolog, který byl jedním z doktorandů prof. Kettnera. Prof. Chlupáč se proslavil zejména výzkumem staršího paleozoika Barrandienu a stanovením globálních hranic útvarů siluru a devonu (stratotyp na Klonku u Suchomast) a stupňů lochkov a prag. Byl rovněž významným popularizátorem geologických věd, k jeho dnes již klasickým knihám patří například Vycházky za geologickou minulostí Prahy a okolí (1999) nebo Geologická minulost České republiky (2002 a 2011).
Posledním z Kettnerových žáků působících na našem Ústavu je prof. Petr Čepek, který se dokonce v letech 1991–1997 stal děkanem Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy. Jeho přednášky ze Všeobecné geologie se staly legendárními a výrazně ovlivnily několik generací českých geologů.
Mezi neméně významné osobnosti, které působily na původně samostatné katedře paleontologie, pak patří prof. Josef Augusta (1903–1968), který se zabýval permskou flórou a studiem nejstarších fosilních krytolebců a ryb. Mezinárodní věhlas mu přinesly rekonstrukce pravěké fauny a flóry, na kterých spolupracoval s akademickým malířem Zdeňkem Burianem. Společně s prof. Augustou se zasloužil o rozvoj paleontologie obratlovců, a o popularizaci paleontologie jako takové, i prof. Zdeněk V. Špinar (1916–1995), známý zejména díky výzkumu obojživelníků boskovické brázdy a terciérních žab střední Evropy. Mezi jeho nejvýznamnější publikace patří rozsáhlé vysokoškolské učebnice Základy paleontologie bezobratlých (1960), Systematická paleontologie bezobratlých (1966) a Paleontologie obratlovců (vydaná ve spolupráci se Z. Burianem v roce 1984). Od začátku 90. let 20. století pak v tradici výzkumu fosilních obratlovců pokračoval prof. Oldřich Fejfar (1931–2023), který vychoval řadu žáků.
Významným směrem výzkumu na Ústavu je též paleobotanika, a to zejména díky prof. Františku Němejcovi (1901–1976), který zde celý obor založil a zabýval se především flórou a stratigrafií permokarbonských pánví. Je též autorem rozsáhlé čtyřdílné (a dosud nepřekonané) učebnice Paleobotanika I–IV (1959–1975). V jeho šlépějích pokračovala ve výzkumech křídové flóry prof. Blanka Pacltová (1928–2019), která badatelské spektrum katedry později rozšířila i o palynologii, a prof. Zlatko Kvaček (1937–2020), který se zabýval zejména výzkumem terciérních flór.
Vůdčí osobností a zakladatelem mikropaleontologie na Ústavu pak byl prof. Vladimír Pokorný (1922–1989), který se soustředil zejména na mikropaleontologický a biostratigrafický výzkum paleogénu a neogénu Západních Karpat a české křídové pánve. Za jeho učebnici Základy zoologické mikropaleotologie se mu dostalo celosvětového uznání, byl též hlavním autorem na svoji dobu velmi moderní učebnice Všeobecná paleontologie (1992). Jeho biostratigrafické poznatky se uplatnily při vyhledávání ložisek ropy a plynu na jižní Moravě.