Cada formación geológica ha sido explorada desde el punto de vista paleontológico y en varias de ellas se han reportado hallazgos de restos y trazas fósiles, estas últimas son marcas dejadas en el sustrato a partir de la acción de organismos que habitaron este ecosistema en el pasado. Por razones obvias, en este apartado se hará referencia solamente a las formaciones que contienen restos fósiles.
Los primeros estudios paleontológicos en Sierra de las Quijadas se remontan a 1937, cuando un geólogo dio a conocer el hallazgo de huellas de dinosaurios en la Formación El Jume. A partir de allí y en forma continua se comenzaron a difundir nuevos descubrimientos. Una síntesis de esta información se brinda en esta sección, omitiendo las citas específicas de los hallazgos, las cuales figuran en la sección bibliografía de esta página.

En esta unidad se han encontrado hasta el momento huellas de dinosaurios, restos de troncos y raíces fósiles y numerosas marcas de invertebrados.
Las huellas encontradas parecen corresponder a un conjunto de grupos de dinosaurios muy diferentes entre sí, entre los que se destacan: Ornitópodos, Saurópodos y Terópodos.
Los dinosaurios Ornitópodos no alcanzaban a desarrollar gran tamaño y eran muy comunes y diversos en el lapso Jurásico - Cretácico. Se caracterizaban por su locomoción bípeda o cuadrúpeda, por su dieta vegetariana y algunos de ellos poseían una o más jorobas en sus espaldas. Algunos representantes de este grupo se distinguían del resto de los dinosaurios por su boca achatada como la poseen actualmente los patos, tal es así que vulgarmente se los conoce como "dinosaurios pico de pato".
Los Saurópodos también eran muy comunes y diversos. Fueron contemporáneos con los anteriores, pero su locomoción era exclusivamente cuadrúpeda. Todos poseían una dieta vegetariana y algunos desarrollaban tamaños descomunales, como por ejemplo el Argentinosaurio que superaba los 50 metros de largo. Además tenían una cola extremadamente larga que podía ser utilizada como elemento de defensa.

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