主要从事进化古生物学方面的教学和科研工作，爱好进化论，主持翻译《物种起源》并撰写“物种起源导读”和“进化论十大猜想”。以第一作者在《Nature》和《Science》杂志发表了11篇学术论文，由此在澄江动物群发现了“尖山海口虫”、“华夏鳗”、“西大动物”、 “地大动物”、 “北大动物”、“昆明鱼”、“海口鱼”、“钟健鱼”、“长江海鞘”、“古囊类”、“春光虫”等一系列最原始的似半索动物、头索动物、“干群后口动物”、脊椎动物“第一鱼”、尾索动物、棘皮动物、栉水母等始祖型动物化石。他还较系统总结并厘定了我国高肌虫研究，首次发现了最古老的三叶虫软躯体构造化石；提出“三幕式寒武大爆发构建动物树”假说和“脊椎动物实证起源”新假说。其部分研究成果被收录入中、美、英、德、法、日等国教材、百科全书、科学辞典、专著、博物馆。获“全国先进工作者”、“全国模范教师”、“全国杰出专业技术人才”、“全国优秀科技工作者”、“全国优秀留学归国人员”、“陕西省科学技术最高成就奖”、“国家自然科学奖一等奖”等。