在二连盐池，神奇大自然创造的化石为我们解读这里曾经发生的“沧海桑田”变化提供了珍贵的实物资料。地层中的植物孢粉和出露的植物化石证实，六七千万年以前，这里曾经是碧波荡漾的淡水湖泊。绚丽多彩的植物生长于此，形成以蕨类植物占优势、裸子植物居第二位、被子植物最少的组合特征的植物群落，是一派温暖湿润的亚热带风光。丰富的植被滋养了各类动物的生息繁衍，这其中就包括恐龙。经古生物专家鉴定，这里有长达20米的素食性蜥脚龙、数量颇多的鸭嘴龙、凶猛食肉的霸王龙、灵活自如身长仅2米的古似鸟龙，也有其他共生动物。这些恐龙和其他动物凭借自然界的赋予，弱肉强食，适者生存，生息出没在这个绿色的世界中。后来，地壳发生剧烈运动，这里浩瀚的湖水逐渐被蒸发殆尽，湖泊变为沙海、盐池，生存在这里长达2500万年左右的恐龙等动物从此失去了乐园而被无情地埋藏地下。于是，这里就成了我们今天俗称的“恐龙墓地”，古生物学家、地质学家称之为“恐龙之乡”。

1893年，俄国地质学家奥勃鲁契夫首次发现了该地层，但他没有做更深入的调查。事隔20多年后，美国纽约自然历史博物馆组成了中亚西亚地区古生物化石考察团，在“中亚”地区进行了长达10年的古生物考察工作。他们在1924年、1928年、1930年三次在二连地区进行考察活动，发现了大量哺乳动物化石，并在二连盐池首次发现了恐龙蛋化石。“中亚”古生物考察团的考察、发掘，证实了奥勃鲁契夫的发现，从此也揭开了这里恐龙动物群研究的帷幕。尤其是二连盐池恐龙蛋的首次发现，进一步证实了恐龙是卵生的爬行动物。1930年，中国古生物专家杨中健参与了“中亚”古生物考察团的工作。1959年，中国与前苏联科学院联合组织的“中国科学院—苏联科学院古生物考察团”在二连恐龙墓地进行了大规模考察、发掘，发现了大量的恐龙化石，出土的化石种类有：鸭嘴龙两个属、古似鸟龙及肉食龙、甲龙、蜥脚龙等。1987-1990年间，中国、加拿大科学家和技术人员组成了“中加”恐龙考察团，于1988年和1990年两度在二连盐池工作。这次考察工作对了解全球恐龙分类、揭示恐龙绝灭之谜、北美与亚洲两大陆地的连接和分离、远古动物群的迁徙及有关古地理、古气候等方面的问题都有十分重要的意义。1995年8-9月，中国和比利时皇家自然科学院联合组织的“中比”联合古生物考察团，在二连盐池发现了一处分布面积近40平方米的恐龙化石层。

由于二连盐池在世界恐龙研究史上占有特殊重要地位，1989年，二连浩特市在市中心建起了恐龙博物馆。这是全国第二个以恐龙命名的专题博物馆。目前，中国有四家专业的恐龙博物馆，另外三家分别是：云南禄丰恐龙博物馆，集中展示了中国极具代表性的原蜥脚类禄丰龙数据；自贡恐龙博物馆，全面描绘了侏罗纪中期的恐龙胜景；山东诸城恐龙博物馆，有一具世界最长的16.6米的鸭嘴龙—巨型诸城龙为其镇馆之宝。二连恐龙博物馆则以鸭嘴龙、古似鸟龙、甲龙等的“群龙着陆”而闻名。

2002年9月，新建的二连恐龙博物馆正式投入使用，进一步适应了恐龙观摩和知识普及等方面的要求。该馆建筑面积2000多平方米，内设有6个展厅。古生物化石展厅里陈列着近千件古生物化石，有二连盐池出土的鸭嘴龙类的姜氏巴克龙，古似鸟龙，蜥脚类的二连蜥脚龙、甲龙，霸王龙类的欧氏阿莱龙等恐龙化石、恐龙蛋以及二连地区出土的巨犀等哺乳动物化石等。其中200多件恐龙化石正型标本、10平方米的恐龙化石出土原貌以及图片与文字，生动地再现了恐龙在二连地区生息繁衍的历程及其生活习性和生长状态等。二连恐龙博物馆虽然规模较小，但至今已接待了数以万计的中外游客，不少人留下了“恐龙之乡，名不虚传”的赞叹。二连恐龙博物馆成为人们了解地球、了解自然的一个科学殿堂。

由于恐龙化石的重大发现接连不断，恐龙的研究和保护要求也越来越高。为更好地展示和保护这里丰富的恐龙化石资源，适应不同的要求，二连浩特市政府等有关部门不断加大对这项事业的投入。1998年，内蒙古自治区在二连盆地建立了“查干诺尔—二连盐池恐龙化石自然保护区”。在此之前，这里是自治区第三批重点文物保护单位。2000年，中国和比利时联合考察团在二连盐池成功地发掘了200多平方米的化石层，尚有数千平方米待发掘。世界著名恐龙专家、中国科学院研究员董枝明称这次重大发现为“在古生物化石发掘史上也堪称难得一遇”。该地点的发掘为研究晚白垩世恐龙的生存与绝灭以及其后的生物演化史、古地理、古气候等提供了珍贵翔实的实物资料，发现这些恐龙化石的专家们建议，在科学发掘、研究和保护的前提下，应该遗址建一座埋藏馆是科学明智的选择。