Palinologija je znanost o palinomorfima, organskim česticama veličine između 5 i 500 mikrometara. Ponekad, ali ne uvijek, uključuje proučavanje silicijevih ili vapnenačkih palinomorfa poput dijatomeja ili foraminifera. Riječ je izvedena iz grčkog i znači “razasuti ili posuti oblici”. Tipični palinomorfi su peludna zrna, dinoflagelatne ciste, spore, ostrokodi, fitoliti, akritarhi, kitinozoi i skolekodonti. Ostali proučavani materijali uključuju čestice organske tvari (POM) i kerogen, koji se uvijek nalaze u sedimentnim stijenama. Palinomorfi mogu biti ili suvremeni ili fosilizirani i stari milijuni ili čak milijarde godina.
Palinologija pokriva proučavanje mnogih važnih mikrofosila. Zbog svog obilja, neki palinomorfi daju važne naznake za datiranje slojeva (biostratigrafija) ili zaključak o klimatskim informacijama o davno prošlom geološkom razdoblju. Palinologija se smatra granom znanosti o Zemlji i biologije, s naglaskom na mikropaleontologiju i paleobotaniku. Tri korisna alata za palinologa su 1) kiseline, za sagorijevanje anorganskog materijala i otkrivanje palinomorfa, 2) sito za hvatanje čestica željene veličine i 3) mikroskop, po mogućnosti moćni skenirajući elektronski mikroskop, za dobivanje detaljnih podataka. slika palinomorfa koji se proučava.
Palinologija je dala različite doprinose proučavanju Zemljine prošlosti. Na primjer, akritarhi, mali fosili za koje se vjeruje da su uglavnom ciste algi, najraniji su stvarni fosili u fosilnom zapisu, koji datiraju od prije čak dvije milijarde godina, više od milijardu godina prije pojave prvog višestaničnog života. Prije otprilike milijardu godina, akritarhi su postali veći i složeniji, pokazujući evoluciju jednostaničnih organizama, te stekli šiljke, signalizirajući prvu pojavu obrane od grabežljivaca. Tijekom najgoreg ledenog doba u povijesti Zemlje, kriogenije, prije oko 700 milijuna godina, pronađeni su brojni akritarhi, koji dokazuju da su jednostanični organizmi dobro funkcionirali tijekom ovog hladnog razdoblja.
Dva važna palinomorfa osim akritarha su skolekodonti, čeljusti morskih chaetognath annelid crva, i kitinozoi, morski palinomorfi u obliku tikvice nepoznatog afiniteta. Skolekodonti nam daju podatke o drevnim anelidama, koji inače rijetko fosiliziraju zbog svog mekog tijela, a korisni su biostratigrafski biljezi zbog svoje brze evolucije i osebujnih značajki.
Neki od prvih fosilnih dokaza o zemaljskom životu potječu iz studija palinologije. Značajka pronađena samo u peludi kopnenih biljaka, nazvana tetrada, locirana je u fosiliziranom peludu koja datira iz sredine Ordovicija, prije 470 milijuna godina. Ovo je vjerojatno potjecalo od biljke poput jetrenjače ili rogoza, među prvima koje su kolonizirale zemlju. Prvi stvarni makrofosili biljaka ne pojavljuju se u fosilnim zapisima sve do ranog silura, prije oko 440 milijuna godina.
Palinologija se također može koristiti za hvatanje lopova. Ako se ubojica sakrije u grm prije ili nakon počinjenja zločina, mogao bi biti prekriven prepoznatljivim peludom iz tog grma. Palinološki test na odjeći osumnjičenika može ga stoga osloboditi ili osuditi. To se zove forenzička palinologija.