As pesquisas com fósseis começaram na cidade de Santa Maria, Rio Grande do Sul, Brasil, com o geógrafo e Professor Antero de Almeida, em 1901, quando encontrou os primeiros fósseis no Sítio Paleontológico Sanga da Alemoa. Antero de Almeida, também descobriu o Sítio Paleontológico Chiniquá, que posteriormente seria visitado pelo paleontólogo alemão Friedrich Von Huene.

Em 1902, o Dr. Jango Fischer, nascido em Santa Maria, coletou fósseis no Sítio Paleontológico Sanga da Alemoa e os enviou ao Prof. o Dr. Hermann von Ihering, então diretor do Museu Paulista, em São Paulo. Eram três corpos vertebrais quase completos, um fragmento de vértebra, um dedo e quatro falanges e uma falange ungueal isolada. O material foi remetido para Arthur Smith Woodward, eminente paleontólogo do Museu Britânico, em Londres, para estudo, que resultou na determinação do primeiro réptil terrestre fóssil da América do Sul, o Rincossauro batizado por Woodward com o nome de Scaphonyx fischeri, em homenagem a Jango Fischer.

Então a atenção científica internacional concentrou-se em Santa Maria, levando a uma série de expedições científicas.

Entre 1915 a 1917, o Dr. Guilherme Rau, um alemão que passou a residir em Santa Maria em 1900, auxiliou o cientista alemão Dr. H. Lotz, do serviço geológico de Berlim, na coleta de 200 peças no Sítio Paleontológico Sanga da Alemoa. Este material foi enviado para Von Huene, na Alemanha em 1924. Neste período, um menino de 14 anos, Atílio Munari, que vivia próximo ao sítio da Alemoa, passou a conviver com o cientista H. Lotz, que lhe ensinou a coletar e preparar os fósseis. Muitos de seus trabalhos estão hoje no Rio de Janeiro, Porto Alegre e Santa Maria.

Llewellyn Ivor Price, nasceu em Santa Maria, e terminou seus estudos na Universidade de Harvard, Estados Unidos. Retornou a Santa Maria, em 1936, trazendo junto seu colega Theodore E. White. Ambos entraram em contato com Munari que os ajudou em suas escavações.

Em 1925, Santa Maria e São Pedro do Sul foram visitados pelo paleontólogo alemão Dr. Bruno von Freyberg, da Universidade de Halle-Wittenberg. Neste mesmo ano, Drs. G. Florence e Pacheco da Comissão geológica e geográfica de São Paulo estiveram no local. Tudo que ocorria nesta época influenciou Vicentino Prestes de Almeida, nascido em Chiniquá (1900), a se tornar um paleontólogo autodidata. Uma mandíbula descoberta por ele e enviada para Alemanha, influenciou a vinda de Von Huene ao Brasil. Prestosuchus é um nome em homenagem a Vicentino.

Em 1927, vêm a Santa Maria os geólogos Paulino Franco de Carvalho e Nero Passos. Também neste ano chega o geólogo Alex Löfgren, que ficou por aqui um ano e meio auxiliado por Munari.

Em 1928 chega o alemão Friedrich Von Huene, acompanhado pelo Dr. Rudolf Stahlecker. Ficaram seis meses coletando na Sanga da Alemoa e depois ficaram dois meses em Chiniquá. No período de dez meses fizeram várias observações estratigráficas de muitos municípios da região. Retornaram para a Alemanha com muitas toneladas de fósseis. Muitos fósseis coletados por Von Huene estão na Universidade de Tubinga, na Alemanha.

Neste período, Tupi Caldas descreve o Dinodontosaurus pedroanum e Hyperodapedon mariensis.

Foi coletado o Cerritosaurus em 1941 pelo jesuíta Antonio Binsfeld, no Sítio Paleontológico Sanga da Alemoa em Santa Maria.

Nas décadas de 40 e 50 várias expedições organizadas por Llewellyn Ivor Price, do Setor de Paleontologia do Departamento Nacional de Produção Mineral do Rio de Janeiro, chegaram à região. Price trabalhou na área junto com Edwin Harris Colbert, Carlos de Paula Couto, Mackenzie Gordon, Fausto Luís de Souza Cunha e Theodore E. White. Em Santa Maria, Price se hospedava no Colégio Centenário.

Em 1947 Ney Vidal e Carlos de Paula Couto, do Museu Nacional da Universidade Federal do Rio de Janeiro, estiveram coletando na região. No ano de 1955 o prof. Irajá Damiani Pinto (UFRGS), efetuou coletas na Paleorrota.

O Dr. Romeu Beltrão, em 1951, coletou material que foi enviado ao Museu Nacional da Universidade Federal do Rio de Janeiro. Posteriormente o material foi estudado por Carlos de Paula Couto.

A partir de 1956 o Padre Daniel Cargnin, que enriqueceu diversos museus, como o Museu Vicente Pallotti, Museu Padre Daniel Cargnin, UFSM, UFRGS e PUCRS. Trabalhou com Mário Costa Barberena (UFRGS). Ele coletou mais de 50 crânios. Era um paleontólogo autodidata, que coletou aproximadamente 80% dos fósseis que estão nos museus da região.

A partir da década de 60, com a criação da Escola de Geologia da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), e posteriormente de seu Curso de Pós-Graduação, o mapeamento geológico do Estado recebeu grande incremento, bem como o conhecimento paleontológico das rochas sedimentares aí encontradas.

Nas décadas de 70 e 80, na cidade de São Pedro do Sul, Walter Ilha, um paleontólogo autodidata, coletou fósseis da região. Colecionou bibliografias, livros e revistas sobre o assunto. Lutou para a construção de um museu em sua cidade. Em 1987 veio a morrer, e o museu assumiu o nome de Museu Paleontológico e Arqueológico Walter Ilha.

Em 1975, Sergio Kaminski, então com 13 anos de idade, coletou nos fundos de sua residência em Santa Maria, na Rua Osvaldo Aranha, 211, um dinossauro com aproximadamente setenta por cento do corpo e seu crânio. Era um saurisquiano de pequeno porte com uma cauda longa. Também coletou uma coluna vertebral de um Rincossauro. Na época procurou a Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), mas não encontrou ninguém que entendesse de paleontologia. Guardou os fósseis em umas latas grandes em sua casa. Aos 15 anos foi residir em Porto Alegre e posteriormente os fósseis se perderam. Em 1997, voltou a coletar fósseis no local. Foram coletados dois Rincossauros e quatro filhotes de Exaeretodon. O local foi denominado Sítio Paleontológico Arroio Cancela. Kaminski estimou que a concentração de fósseis no sítio é de 500 a 2.000 fósseis em uma área de nove hectares e cinco metros de profundidade.

Terminado os cálculos, Sergio Kaminski decidiu que deveria preservar o sítio e começou a estudar tudo sobre o assunto. Em 1999, mesmo antes da UNESCO adotar o conceito de geoparque, começou a estudar a possibilidade da criação do geoparque. Haviam 41 municípios envolvidos. Kaminski criou o termo Paleorrota para designar o território do Geoparque. Para unir todas as pessoas que trabalham com turismo, pesquisa e educação em paleontologia, criou o Grupo Paleorrota na Rede Mundial de Computadores. Em 2007, começou a ser divulgada a ideia do Geoparque Paleorrota. Em 2017, Kaminski terminou os cálculos matemáticos que demonstravam a viabilidade financeira do que pode vir a ser o maior geoparque do mundo, onde surgiram os dinossauros. Com os levantamentos numéricos foi possível traçar uma estratégia para viabilizar o Geoparque Paleorrota.

Por se destacar no turismo paleontológico gaúcho, Abdon Barretto Filho é convidado a ser o vice-presidente da unidade gestora. No dia primeiro de janeiro de 2019, Sergio Kaminski, idealizador e detentor dos direitos autorais do Geoparque Paleorrota, fundou o Instituto Paleorrota como unidade gestora do geoparque e assumiu sua presidência. No estatuto da instituição foi estabelecido o Código de Ética do Geoparque Paleorrota que é um contrato coletivo público que regulamenta a atividade de seus membros. O Instituto Paleorrota, por ser contratualmente regulamentado, torna-se a primeira instituição de pesquisa paleontológica do Brasil.

Fundado o Instituto Paleorrota, começaram os trabalhos para conseguir dinheiro público para a criação de uma sede em Santa Maria. A ideia é criar um paleoparque, um museu e centro de pesquisa no local, com o objetivo de elevar a demanda de turistas na cidade e no geoparque, buscando sua sustentabilidade financeira.