台南左镇化石园区位于台湾台南市左镇区，前身为菜寮化石馆。1971年时在左镇菜寮溪畔发现台湾的第一块人类化石，故以地名与化石为此馆命名。以往，菜寮溪流域经常在大雨过后，河流溪床上会出现从地层冲刷出的古生物化石，经探勘人员研究后发现此地蕴藏的化石的数量与质都十分惊人，发现有远古的象、鹿、犀牛之遗骸，更发现有大量贝壳与鱼类之化石。1981年，台南县政府正式成立菜寮化石馆，将珍贵化石与许多历史文物收藏于馆内，以利民众前往参观。2017年2月开始重新改建成化石园区，并于2019年5月中开幕。在台南县市合并前，由于发现的古老化石众多，台南县政府于1981年正式成立菜寮化石馆收集保存并展示菜寮溪挖掘出之化石，并不定期举办化石主题展，内容丰富，兼具历史与教育意义。2010年台南县市合并后，由台南市市政府相关单位继续延续收集保存并展示菜寮溪挖掘出之化石之工作各项展览业务。左镇区为台湾重要珍贵古化石出土区，加上有许多平埔族历史文物收藏与民间人士大力奉献、推展与支持，加上为加强与国立台湾博物馆的长期合作，台南县政府1997年在化石馆另增建一栋国立台湾博物馆台南分馆－台南市自然史教育馆，自然史教育馆目前共有三层楼，一楼为当季特色展，二楼则为化石展，三楼则为平埔族文化展，除了可以强调地方特色外，其最重要的目的则是希望培养民众对于自然史与自然资源的认识。2017年2月，台南市政府进行左镇菜寮化石文化园区第一期改建工程，从原来的两馆扩建为五馆，包括自然史教育馆、故事馆、生命演化馆、化石馆及探索馆，并于2019年5月12日开幕，成为全台首座且唯一之化石教育园区。开幕当日，吸引2万5千人参观。但在化石园区开幕数月后，园区内有部分复制品标本遭到破坏、多媒体互动设备受损等情况，因此台南市政府文化局决定在2019年10月1日起休馆施工，预计在10月7日重新开放。