Катедрата по геология и палеонтология е официално създадена през 1904 г. като една от 17-те катедри във Физико-математическия факултет (ФМФ). Реално катедрената организация и конкретно катедрата по геология и палеонтология съществуват още по-рано. През 1897 г. се утвърждава Минерално-геологическият институт. Той се ръководи от 1 уредник-професор, като първи на тази длъжност е назначен проф. Георги Златарски.
В първите години от развитието си, катедрата се състои от един професор и един асистент. През следващите 30 години преподавателският състав достига до 6 души.
През 1945 г. се отделя Катедрата по палеонтология в състав от 1 професор – ръководител, 1 доцент и 1 асистент. Това е добре балансирано звено, промените в което по-късно са главно персонални или в научния статус.
През 1950 г. се отделя Катедрата по инженерна геология в състав от 1 доцент и 1 асистент. През следващата година тя преминава в Държавната политехника. През 1954 г. се основава Катедрата по каустобиолити (по-късно Геология и геохимия на изкопаемите горива) в състав 1 доцент – ръководител и 1 асистент.
Катедрата по геология (след 1964 г. носи името Катедра по динамична и исторична геология) търпи съществени персонални промени и кадрово развитие. През 1991 г. тя достига щат от 9 преподаватели – 1 професор, 5 доценти и 3 асистенти.
През есента на 1991 г. трите катедри по палеонтология, динамична и исторична геология, геология и геохимия на изкопаемите горива, с решение на АС на Университета се обединяват в Катедра по геология и палеонтология, с което се възстановява първоначалното статукво.
В катедрата са работили десетки преподаватели. Не са малко бележитите учени с широка международна известност – акад. Георги Бончев, проф. Георги Златарски, проф. Стефан Бончев, проф. Димитър Яранов, акад. Еким Бончев, проф. Васил Цанков, проф. Георги Шишков, акад. Тодор Николов, проф. Живко Иванов, проф. Георги Мандов, проф. Никола Йолкичев и др.
Научноизследователската дейност, която катедрата е развивала и извършва и сега, покрива широк спектър от геоложки направления – палеонтоложки, стратиграфски, тектонски, регионално-геоложки, в областта на геологията и геохимията на въглищата, нефта и газа.
Още през 1897 г. проф. Георги Златарски полага основите на музейното и библиотечното дело в областта на геологията и минералогията. За развитието им твърде много дължим още на проф. С. Бончев, проф. П. Бакалов, проф. В. Цанков, проф. Е. Бончев и др. Музеят по палеонтология и исторична геология е бил и продължава да бъде център за полуляризиране на геологията сред учениците от цялата страна. Библиотеката по геология е общонационално богатство. Тя притежава някои уникални не само за нашата страна стари геоложки издания.
От времето на проф. Георги Златарски и досега основните лекционни курсове, които катедрата развива без прекъсване, са тези по Основи на геологията, Палеонтология, Исторична геология, Геотектоника и структурна геология и Геология на България, а след създаване на специалност Геология и курсовете по Нефтена и въглищна геология.