Mikropaleontoloģijas priekšmets ir ģeoloģiskās pagātnes mikroskopiskie objekti (akritarhi, dažādas aļģes un heterotrofie vienšūņi, augu sporas un putekšņi, gliemeņvēži, konodonti u. c.) un senatnē eksistējošo liela izmēra dzīvnieku, augu un vienšūņu mikroskopiskās paliekas, kuras parasti ir mazākas par 1 mm, un tās iespējams izpētīt, lietojot mikroskopu. Mikropaleontoloģija pēta mikroskopisko atlieku uzbūvi, to izplatību telpā un laikā, rekonstruē organismu uzbūvi, izskatu un radniecības saites. Mikropaleontoloģijas dati papildina citu paleontoloģijas apakšnozaru pētījumus, un to izmantošana palīdz izprast biosfēras un visas planētas ģeoloģisko vēsturi, dzīvības makroevolūcijas aspektus, kā arī tie plaši izmantoti stratigrāfijā, lai noskaidrotu iežu relatīvo vecumu un precizētu nogulu uzkrāšanās apstākļus.

Mikropaleontoloģijas sasniegumus praktiskām vajadzībām izmanto galvenokārt ģeoloģijā (stratigrāfijā), lai noteiktu nogulumiežu vecumu. Lielai daļai mikroskopisko fosīliju ir būtiska biostratigrāfiska nozīme mikropaleontoloģisko objektu mazo izmēru, biežas sastopamības, parasti plašas ģeogrāfiskas un šauras stratigrāfiskas (vertikālas) izplatības dēļ. Savukārt iespēja izmantot mikrofosīlijas derīgo izrakteņu izplatības precizēšanai nosaka mikropaleontoloģijas nozīmību naftas ģeoloģijā un citās lietišķās ģeoloģijas nozarēs.

Mikropaleontoloģija ir viena no svarīgākajām paleontoloģijas apakšnozarēm, turklāt ar lielu ekonomisko nozīmi. Mikropaleontoloģiju parasti nedala apakšnozarēs, bet pētījumu virzienos atkarībā no pētāmo objektu skeletu sastāva: karbonātu, fosfātu, krama un organiskās vielas. Lielākajai daļai mikropaleontoloģijas pētījumu objektu ir karbonātu skeleti: foraminīferām, kokolitoforīdiem, gliemeņvēžiem. Konodontiem un mugurkaulniekiem raksturīgas fosfātu mikroatliekas. Krama skeleti ir tikai vienšūņiem – radiolārijām un kramaļģēm, kā arī primitīviem dzīvniekiem – sūkļiem; attiecīgi dažkārt nodala radiolaroloģijas virzienu, kas pēta radiolārijas, un kramaļģu pētījumu virzienu, veicot diatomeju analīzi. Atsevišķu mikropaleontoloģijas virzienu veido palinoloģija (mēdz dēvēt arī par paleopalinoloģiju), kas pēta senatnes augu vairošanās orgānus. Sporu-putekšņu analīze ir viena no plaši zināmajām metodēm, ko izmanto ģeoloģijā un bioloģijā. Mikropaleontoloģijas pētījumiem ir liela nozīme biostratigrāfijā, paleobioģeogrāfijā, paleoekoloģijā un citās ar paleontoloģiju saistītajās jomās; mikropaleontoloģija atšķiras no citām paleontoloģijas apakšnozarēm galvenokārt pēc pētījumu objektu izmēriem.

Svarīgākās mikropaleontoloģijas teorijas vienlaicīgi uzskatāmas arī par paleontoloģijas teorijām. Piemēram, abioģenēzes teoriju atbalsta pārsvarā mikropaleontoloģijas pētījumu dati par senākajām, vairāk nekā 3,5 miljardu gadu vecām dzīvības formām, kas sastopamas Zemes garozā kā baktēriju mikrofosīlijas, un vēl senākajām (~ 3,7 miljardi gadu) baktēriju un nogulu mijiedarbības pēdām jeb būvēm – stromatolītiem.

Mikrofosīliju pētījumi sākas ar paraugu iegūšanu un to kolekciju veidošanu. Atšķirībā no makroskopiskām fosīlijām, paraugi mikropaleontoloģijas pētījumiem tiek iegūti ar “aklās paraugošanas” metodi no katra atsevišķa slāņa, jo parasti mikrofosīlijas nav saskatāmas ar neapbruņotu aci. Galvenokārt tiek pētīti vāji konsolidēti nogulumi, kā arī kaļķakmeņi. Smiltis un vāji cementētus smilšakmeņus sijā caur smalkiem sietiem, bet kaļķakmeņus bieži pēta pieslīpņos vai plānslīpējumos, tomēr iegūto iežu paraugu turpmākajos pētījumos galvenokārt izmanto dažādas mikrofosīliju ekstrakcijas metodes: ieža paraugu drupina un sasmalcina, uzbriedina ūdenī, vāra vai šķīdina skābēs vai sārmos. Pēc vairākkārtējas skalošanas ūdenī paraugus žāvē, nepieciešamības gadījumā atdala mikrofosīlijas no drupu graudiem smagajos šķīdumos vai centrifūgā, atkārtoti skalo un žāvē, tad pēta zem mikroskopa. Mehānisko preparēšanu mikropaleontoloģijā izmanto reti. Ķīmiskai preparēšanai un ekstrakcijai, ņemot vērā ieža un fosīliju sastāvu, izmanto dažas skābes vai sārmus – etiķskābi, florskābi, skudrskābi, kas šķīdina karbonātus, bet ne hitīnu vai fosfātus; sārmus izmanto kalcīta vai aragonīta, arī fosfāta un hitīna atlieku atdalīšanai no māla vai aleirīta; palinoloģijā izmanto pat spēcīgu sālsskābi. Tāpat kā makroskopisko fosīliju gadījumā, arī mikrofosīliju pētījumos izmanto vairākus speciālos paņēmienus – dažāda veida starojumu (ultravioletais, rentgenstari), lai iegūtu attēlus, pagatavo pieslīpņus un plānslīpējumus, lai uzzinātu objektu iekšējo uzbūvi, kā arī elektronmikroskopiju. 21. gs. sākumā strauji pieauga datortomogrāfijas izmantošana arī mikroskopisko fosīliju morfoloģiskajos pētījumos. Mikropaleontoloģisko objektu pētījumiem ļoti nozīmīgas ir ģeoķīmiskās analīzes, matemātiskā statistika u. c. metodes. 

Tradicionāli mikropaleontoloģijas vēstures sākumu saista ar franču dabaszinātnieku Alsidu Dorbinjī (Alcide Charles Victor Marie Dessalines d'Orbigny), kurš rakstā “Galvkāju klases metodiskās tabulas” (Tableau méthodique de la classe des Céphalopodes, 1826) aprakstīja un attēloja vairāku simtu foraminīferu sugu čaulas, t. sk. fosīlijas. 19. gs. 20.–30. gados foraminīferas uzskatīja par piederīgām galvkāju klasei; 1835. gadā franču zoologs Felikss Dužardans (Félix Dujardin) pierādīja, ka tās pieder īpašai vienšūņu grupai – sakņkājiem. Vācu paleobotāniķis Heinrihs Geperts (Johann Heinrich Robert Göppert) pirmais attēloja fosīlos putekšņus, tādējādi aizsākot paleopalinoloģiskus pētījumus. Mikropaleontoloģija kā patstāvīga disciplīna attīstījās 19. gs. vidū, kad vācu dabaszinātnieks Kristiāns Ērenbergs (Christian Gottfried Ehrenberg) pievērsās mikroskopisku organismu daudzveidībai, publicējot vairāk nekā 400 rakstus par mūsdienu un izmirušajiem vienšūņiem. Monogrāfijā “Mikroģeoloģija” (Microgeologie, 1854) K. Ērenbergs aprakstīja dažādus mikroorganismus, ieskaitot foraminīferas, radiolārijas, kramaļģes, kokolitoforīdus, kā arī gliemeņvēžu atliekas no Baltijas jūras gultnes nogulām. K. Ērenbergs ar terminu “mikroģeoloģija” apzīmēja patstāvīgu paleontoloģijas apakšnozari, kas atbilst mūsdienu mikropaleontoloģijai. 19. gs. otrajā pusē sākās un 20. gs. sākumā turpinājās dažāda ģeoloģiska vecuma dažādu mikrofosīliju grupu sistemātikas un stratigrāfiskie pētījumi, ko galvenokārt veica Rietumeiropas un Krievijas pētnieki. Vairākus darbus, veltītus foraminīferu sistemātikai, publicēja t. s. “Angļu skolas” pārstāvji Henrijs Breidijs (Henry Bowman Brady), Viljams Kārpenters (William Benjamin Carpenter), Tomass Džounss (Thomas Rupert Jones), Viljams Pārkers (William Kitchen Parker) un Viljams Viljamsons (William Crawford Williamson), kas uzskatīja foraminīferas par maz noderīgām stratigrāfiskiem pētījumiem. Pretēju viedokli pauda austriešu ģeologs un paleontologs Augusts Reuss (August Emanuel von Reuss), kurš publicēja daudz darbu par krīta foraminīferām, un vācu zoologs Ludvigs Rumblers (Johann Ludwig Rhumbler). Slavenais vācu dabaszinātnieks, ārsts, filozofs un mākslinieks Ernsts Hekels (Ernst Heinrich Philipp August Haeckel) pētīja radiolārijas; viņš ieviesa vienšūņu valsts latīnisko nosaukumu Protista. Gliemeņvēžu, t. sk. izmirušo sugu, pētījumus aizsāka norvēģu zinātnieka Georga Sarsa (Georg Ossian Sars) darbi, bet kramaļģes viens no pirmajiem pētīja vācu dabaszinātnieks Ādolfs Šmits (Adolf Wilhelm Ferdinand Schmidt), kurš publicēja "Kramaļģu atlasu” (Atlas der Diatomaceen-Kunde, 1874). Terminu “mikropaleontoloģija” plaši sāka izmantot 20. gs. 20. gados saistībā ar mikropaleontoloģisko pētījumu praktisko lietojumu lietišķos ģeoloģiskos pētījumos Amerikas Savienotajās Valstīs (ASV), galvenokārt naftas ģeoloģijā. Mikropaleontoloģijas pētījumi kļuva aktuāli Pirmā pasaules kara laikā un drīz pēc tam naftas produktu pieprasījuma pieauguma dēļ. Amerikāņu pētnieki Džesijs Gelovejs (Jesse James Galloway) un Džozefs Kušmens (Joseph Augustine Cushman) pārliecināja naftas industrijas pārstāvjus, ka mikropaleontoloģiskie pētījumi var būtiski samazināt riskus un izdevumus naftas meklēšanas darbos, tāpēc tika organizētas vairākas pētnieciskas un pat industriālas mikropaleontoloģijas laboratorijas. Viena no tām – Kušmena Foraminīferu pētījumu laboratorija (Cushman Laboratory for Foraminiferal Research) joprojām aktīvi darbojas kopš 1924. gada. Drīz pēc tam plašie mikropaleontoloģiskie pētījumi sākās arī Padomju Sociālistisko Republiku Savienībā (PSRS), sākumā Baku, pēc tam arī Ļeņingradā un Maskavā, kā arī atsākās Rietumeiropā. Tajā pat laikā zviedru botāniķis Gunars Erdmans (Otto Gunnar Elias Erdtman) savā disertācijā "Dienvidrietumu Zviedrijas kūdrāju un jūras nogulumu pētījumi pēc putekšņu analīzes metodes” (Pollenanalytische Untersuchungen von Torfmooren und marinen Sedimenten in Südwest-Schweden, 1921) izteica domu par to, ka fosīlo putekšņu pētījumi var sniegt būtiskas atziņas par relatīvi nesenās ģeoloģiskās pagātnes (kvartāra) veģetācijas un klimata izmaiņām. Tādējādi G. Erdmana darbi būtiski sekmēja palinoloģijas attīstību saiknē ar kvartārģeoloģiju. Starpkaru periodā galvenokārt tika attīstīti mikrofosīliju biostratigrāfiskie un sistemātiskie pētījumi, kuru intensitāti mazināja ekonomiskā krīze 20. gs. 30. gadu sākumā. Atkārtoti mikropaleontoloģisko pētījumu intensitāte pieauga 20. gs. 40. gados līdz 60. gadu sākumam, kad veikta detalizēta okeāna gultnes izpēte, ieskaitot dziļo urbumu ierīkošanu un urbumu serdes pētījumus. Šajā laikā pieauga paleoekoloģisko pētījumu nozīme, kā arī pastiprināti pētītas dažādu grupu pārstāvju bioloģijas iezīmes. Sekoja naftas cenu krišanās, un subsīdiju apjoms mikropaleontoloģijai samazinājās, tāpēc pētījumu skaits arī būtiski saruka, līdz 20. gs. 90. gados sākās jauns mikropaleontoloģijas uzplaukuma posms, kas turpinās mūsdienās.

21. gs. pētījumi mikropaleontoloģijā turpinās, pateicoties jaunu metožu ieviešanai (datortomogrāfija) un pieaugot bažām par Zemes sarežģītas dinamiskās sistēmas – hidroloģiskā cikla straujām izmaiņām. Mikrofosīliju pētījumi palīdz precīzāk iezīmēt pasaules okeānu, biosfēras un klimata izmaiņu mijiedarbību, kas ir īpaši aktuāli klimata straujas pasiltināšanās apstākļos mūsdienās, kā arī nesenā ģeoloģiskajā pagātnē – kvartāra periodā.

Zinātniskos pētījumus mikropaleontoloģijā veic dažādu valstu ģeoloģijas dienestos, augstskolās un to laboratorijās, kā arī dažu valstu specializētās laboratorijās. Amerikas Savienotajās Valstīs (ASV) viens no mikropaleontoloģisko pētījumu centriem ir Kušmena Foraminīferu pētījumu laboratorija. Austrālijā, Francijā, Itālijā, Izraēlā, Kanādā, Lielbritānijā, Norvēģijā, Polijā, Spānijā, Šveicē, Vācijā un citur mikropaleontoloģijas laboratorijas galvenokārt ir universitāšu sastāvā. Jaunzēlandes Ģeoloģijas un kodolzinātņu institūta (Institute of Geological and Nuclear Sciences Limited, GNS Science) Mikropaleontoloģijas datu centrs (Micropaleontology Reference Centre) ir vienīgais dienvidu puslodē, kas glabā daudz mikrofosīliju paraugus, iegūtus okeāna dziļurbumu pētījumu programmas ietvaros, un piedāvā tos pētījumiem. Krievijā divas lielākās laboratorijas ir Viskrievijas Naftas ģeoloģijas zinātniski pētnieciskā institūta (VNIGRI) Mikropaleontoloģijas un palinoloģisko pētījumu laboratorija (Лаборатория микропалеонтологии и палинологических исследований Всероссийского нефтяного научно-исследовательского геологоразведочного института, ВНИГРИ) un Krievijas Zinātņu akadēmijas Ģeoloģijas institūta Mikropaleontoloģijas laboratorija (Лаборатория микропалеонтологии Геологического института АН России, ГИН). Latvijā pētījumi mikropaleontoloģijas jomā (galvenokārt palinoloģiskie) notiek Latvijas Universitātē.

Journal of Foraminiferal Research (izdevējs The Cushman Foundation for Foraminiferal Research, kopš 1925. gada); Micropaleontology (izdevējs Micropaleontological Press, kopš 1955. gada); Revue de Micropaléontologie (izdevējs Elsevier, kopš 1957. gada); Review of Palaeobotany and Palynology (izdevējs Elsevier, kopš 1967. gada); Marine Micropaleontology (izdevējs Elsevier, kopš 1976. gada); Palynology (izdevējs American Association of Stratigraphic Palynologists, kopš 1977. gada); Journal of Micropalaeontology (izdevējs The Micropalaeontological Society, kopš 1982. gada).

Mikropaleontoloģijas izveidē un pagātnes organismu, galvenokārt vienšūņu, izzināšanā nozīmīga ir vairāku 19. gs. zinātnieku darbība. Vācu naturālists, zoologs, jūras biologs, fiziķis, filozofs un mākslinieks E. Hekels ieviesa daudz jaunu terminu bioloģijā un paleontoloģijā, aprakstīja vairākus tūkstošus dzīvnieku un vienšūņu sugu, t. sk. radiolārijas, un attēloja tos vairāk kā simts ļoti detalizētās krāsainās ilustrācijās (ieskaitot dažas ar augiem); rīdzinieks, embrioloģijas un Krievijas paleontoloģijas pamatlicējs Kristians fon Panders (Christian Heinrich von Pander) Baltijas ordovika un silūra iežos atklāja un aprakstīja konodontu mikrofosīlijas; norvēģu jūras un saldūdeņu biologs G. Sarss aprakstīja daudzas jaunas vēžveidīgo formas, t. sk. izmirušo gliemeņvēžu sugas. 20. gs. nozīmīgus atklājumus veica amerikāņu mikropaleontologs, foraminīferu speciālists un daudzu darbu autors Dž. Gelovejs, kurš pirmais ASV ieviesa kursu mikropaleontoloģijā un kļuva par Derīgo izrakteņu paleontologu un mineralogu biedrības pirmo prezidentu (Society of Economic Paleontologists and Mineralogists); amerikāņu pētnieks Leonards Vilsons (Leonard Wilson) aizsāka palinoloģiskus pētījumus ASV, publicēdams vairāk nekā 200 darbus; franču algologs (aļģu pētnieks) un mikropaleontologs Žoržs Deflandrs (George Deflandre) pētīja dinofītu aļģes (jeb dinoflagelātus); vācu palinoloģijas pamatlicējs Alfreds Aizenaks (Alfred Eisenack) pirmo reizi aprakstīja hitinozojus, kā arī daudzas jaunas akritarhu un dinofītu aļģu sugas; vācu paleobotāniķis Roberts Potonī (Robert Henri Hermann Ernst Potonié) pētīja miosporas un putekšņus no Vācijas karbona; britu un kanādiešu paleontologs, dzejnieks un rakstnieks Viljams Sārdžents (William Anthony Swithin Sarjeant) publicēja daudz darbu mikropaleontoloģijā, galvenokārt par dinofītu aļģēm un akritarhiem; amerikāņu mikropaleontologs Viljams Evits (William Robert Evitt) no dinofītu aļģēm nodalīja akritarhus; krievu mezozoja un kainozoja mikropaleontologs, foraminīferu pētnieks un daudzu darbu autors Aleksandrs Fursenko (Александр Васильевич Фурсенко) organizēja un vadīja pirmo mikropaleontoloģijas laboratoriju bijušās PSRS teritorijā.