在临夏第三纪地层中，产有大量第三纪哺乳类动物化石，目前发现的各种哺乳类动物化石点近50个，其中有约2000万年前的陆龟类动物，有1300万年前剑齿虎、狗等食肉动物以及同时期的大象、犀牛、三趾马、两角长颈鹿、四角长颈鹿等食草类动物化石。这批化石属于距今1300万年前的铲齿象动物群和距今1000万年的三趾马动物群。这些珍贵的第三纪古脊椎动物化石，是研究青藏高原隆起的最重要的物质证据之一，对研究临夏地区晚第三纪的古地理、古气侯、古生态环境和古脊椎动物群演化变迁提供了重要依据。

自上世纪80年代以来，兰州大学、甘肃省博物馆、中科院古脊动物与古人类研究所、北京大学等许多科研机构以及美国、日本、瑞士、韩国等国的学者多次来临夏地区考察，进行地层古生物学的研究，取得了一系列成果。引起了国内外古生物学界的瞩目。

1998年11月 ，由省文物局组织有关方面专家对临夏晚第三纪古脊椎动物化石进行了鉴定，完成了《甘肃和政县文化馆馆藏古脊椎动物化石特征及其意义》等论文，论文对古脊椎动物化石从其特点、科研意义及其保护价值等方面进行了全面、系统的阐述。1999年4月，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所邱占祥先生应邀对甘肃和政县文化馆收藏的古脊椎动物化石进行了再鉴定。

临夏晚第三纪古脊椎动物化石分属于生活于距今1300万年的铲齿象动物群和800-1000万年的三趾马动物群，分属6目50余种。
爬行纲主要代表为陆龟。
啮齿目有鼢鼠、竹鼠、拟蹶鼠、豪猪。
食肉目的獾、鬣狗、猫、剑齿虎。
长鼻目有嵌齿象、铲齿象、轭齿象、四棱齿象。
奇蹄目有三趾马、大唇犀、角犀、板齿犀。
偶蹄目有原河猪、弓颌猪、库班猪、羚羊。

临夏盆地为一中新生代的构造盆地，晚更新世时，来自于盆地周围山麓地带的碎屑物质源源不断地沉积于盆地中心，盆地边缘以山麓相砾岩及砂岩为主。从沉积物特征及化石种类可以看出，在距今大约1300-800万年的晚更新世，这里气侯温暖，雨量丰沛，适合动植物生长和繁殖，遍布草原和森林，以犀类，长鼻类及三趾马等为代表的动物群很繁盛。这些动植物彼此相互关联，适应了这个共同的环境，不断地繁殖和发展，同时由于自然衰老、疾病侵袭、彼此伤害及自然选择作用的影响等种种原因，而不断地死亡。死亡后的动物遗体被沉积物迅速掩埋，避开了空气的氧化和细菌的侵蚀。后经过较长时间的埋藏，随着沉积物的固结成岩，生物的遗体(尤其是骨骼)也经历了各种石化作用，变得坚如石头，这才得以保存成为化石。

在哺乳动物的演化历史中，铲齿象和三趾马动物群，是从古老向现代类型转变的著名动物群。临夏地区的铲齿象和三趾马动物群化石不论在数量、品种还是在质量方面都超过了内蒙古通古尔和山西保德等地区；临夏地区的三趾马动物群与保德地区不完全相同，具有分布面广、品种多、数量大、保存完好的特点，可能代表了西北地区三趾马动物群的特殊面貌。这些对研究西北地区古地理、古气侯的变化，以及晚第三纪以来青藏高原的隆起及其对我国乃至亚洲地貌、气侯的影响具有极高的科研价值。临夏晚第三纪古脊椎动物化石种类多、数量大，保存好，是一处珍贵的古生物化石产地。目前，临夏地区发现的古脊椎动物化石点绝大多数分布于广河、和政境内，其它如康乐、临夏、东乡、积石山、永靖各县化石点分布较为零星。

随着科研工作的不断深入，临夏晚第三纪古脊椎动物化石所具有的科研、科普及旅游参观价值，已引起省、州、县各级政府及领导的足够重视。2000年建立了省级自然保护区。临夏古脊椎动物化石亦具有很高的收藏和展览价值。其中的大中型灭绝动物化石(铲齿象、三趾马、犀牛、长颈鹿等)是进行教学和科普宣传的珍贵实物标本，在科学保护的基础上，合理开发利用古生物化石资源对促进当地经济发展也有十分重要的意义。