中國地質學傢、古生物學傢、中國古脊椎動物學的開創者。字克強。生於陝西華縣，卒於北京。1916年畢業於陝西省立第三中學。1917年進北京大學預科，後入地質系，1923年畢業，獲理學士學位。次年，去德國慕尼克大學地質系學習古脊椎動物學，1927年獲哲學博士學位。他的博士論文“中國北部之齧齒動物化石”(1927)，是中國學者的第一部古脊椎動物學著作。1928年回國，任中央地質調查所技師，並主持周口店猿人遺址的發掘和研究。1929年任中央地質調查所新生代研究室副主主任。此後多年，他從事地質古生物考察工作，北起中蒙邊界，南至粵桂，東從青島，西迄新疆，收獲甚豐。1936年當選為中國地質學會理事長。1937年七七事變後則輾轉於昆明、四川北碚等地繼續從事工作。1940年任地質調查所新生代研究室名譽主任，兼重慶大學地質系教授。1944～1946年赴美、英、法、瑞士等國傢考察和講學。1946年回國，1947年任北京大學地質系教授；1948年10月去西安任西北大學校長。1948年當選中央研究院院士。1949年12月任中國科學院編譯局局長，並與裴文中等籌建古脊椎動物研究室，1953年改為古脊椎動物與古人類研究所，任研究員兼所長。1955年當選為中國科學院地學部委員(院士)，1959年兼任北京自然博物館館長等。1956年被授予莫斯科自然博物工作者協會國外會員。1962年被選為美國古脊椎動物學會名譽會員。1974年被推舉為英國林奈學會會員。
他一生共發表各類著作674篇（部），其中學術論文400多篇，出版瞭專著多種。著述范圍涉及地層古生物學、地質學、古人類學、考古學等。早期，主要偏重於古哺乳動物和新生代地層的研究，發表瞭《中國北方新生代後期之哺乳動物化石》、《周口店第一地點之偶蹄類化石》、《周口店中國猿人地點之小哺乳動物化石》、《山西、河南之哺乳動物化石》等科學論文，為中國古哺乳動物和新生代地質的研究奠定瞭基礎；從20世紀30年代後期開始，逐漸轉到古爬行動物和中生代地層的研究，諸如對新疆、山西三疊紀爬行動物和四川、新疆、內蒙古侏羅—白堊紀恐龍的研究等，均為中國的開拓性工作。他的有關二齒獸類的研究，對闡明古動物地理和“大陸漂移說”有重要價值。1937～1949年，他的大部分工作主要是圍繞著雲南“祿豐蜥龍動物群”這一課題開展的，先後發表瞭3本專著和20多篇論文，涉及恐龍、鱷類、似哺乳爬行動物和原始哺乳動物等多方面內容，其中有關雲南卞氏獸(Bienotherium yunnanensis)研究更是聞名於世。1949年後，他全力投入古爬行動物的研究，幾乎涉及這類動物的各個主要門類和方面。他對青島龍、鸚鵡嘴龍、馬門溪龍等的研究，恐龍蛋和恐龍足印化石的研究，以及對假鱷類、水生爬行動物和翼龍化石的研究等，都取得瞭重大成果，使中國成為世界上爬行動物化石材料最豐富多樣和最重要的一個地區。20世紀50年代，他為中國古脊椎動物學和古人類學及其地層的研究提出瞭長遠的任務和方向，概括為“兩種堆積”(北方的“土狀堆積”和南方的“紅層”)和“四個起源”(魚類、哺乳類、靈長類和人類的起源)，至今仍有指導意義。