《中国北部寒武纪动物化石》是孙云铸所著的一部重要古生物学专著，作为《古生物志》乙种第一号第四册，由农矿部地质调查所于中华民国三年（1914年）二月印行。本书系统整理和描述了中国北部寒武纪地层的动物化石，是早期中国古生物学研究的重要文献。

全书内容涵盖对直隶（今河北）、山东、山西、陕西、奉天（今辽宁）等省寒武纪地层的综合研究。作者首先介绍了中国寒武纪化石的研究历史，指出早期外国学者如李希霍芬、包尔、德姆等人的工作基础，并详细列举了在各地发现的化石种类。

书中对地层进行了系统划分，将中国北部寒武系自上而下分为凤山层、长山层、崮山层、张夏层、馒头层等主要层位。对各层位的岩性特征、分布范围及所含化石组合进行了详细描述。特别是对山东张夏、炒米店，直隶开平、临城等重要剖面进行了重点分析。

在化石描述部分，作者详细记载了腕足类、三叶虫等多个门类的化石标本，包括许多新属新种。对每个物种的形态特征、产地层位都进行了科学描述，并附有详细的测量数据。这些化石材料为研究中国寒武纪生物群面貌和地层对比提供了重要依据。

本书不仅系统总结了中国北部寒武纪化石的基本面貌，还探讨了不同地区化石组合的对比关系，以及中国寒武纪海侵范围与邻区的联系。作者特别注意到中国寒武纪动物群与欧洲、北美等地的异同，对全球寒武纪生物地理区系研究具有参考价值。

作为中国早期古生物学研究的代表作之一，该书为后续的中国寒武纪地层古生物学研究奠定了重要基础，至今仍是研究华北寒武纪地层和古生物的重要参考文献。