Palynologi är vetenskapen om palynomorfer, organiska partiklar mellan 5 och 500 mikrometer i storlek. Ibland, men inte alltid, inkluderar det studiet av kisel- eller kalkhaltiga palynomorfer som kiselalger eller foraminiferaner. Ordet kommer från grekiskan och betyder ”strödda eller stänkta former”. Typiska palynomorfer är pollenkorn, dinoflagellatcystor, sporer, ostrocods, fytoliter, acritarker, kitinozoer och scolecodonter. Andra material som studerats inkluderar partikelformigt organiskt material (POM) och kerogen, som alltid finns i sedimentära bergarter. Palynomorferna kan vara antingen samtida eller fossiliserade och miljoner eller till och med miljarder år gamla.
Palynologi omfattar studiet av många viktiga mikrofossiler. På grund av sitt överflöd ger vissa palynomorfer viktiga ledtrådar till att datera skikt (biostratigrafi) eller dra slutsatser om klimatisk information om en geologisk period som har gått sedan länge. Palynologi anses vara en gren av geovetenskap och biologi, med fokus på mikropaleontologi och paleobotani. Tre användbara verktyg för palynologen är 1) syror, för att bränna bort oorganiskt material och avslöja palynomorfer, 2) en såll, för att fånga upp partiklar av önskad storlek och 3) ett mikroskop, gärna ett kraftfullt svepelektronmikroskop, för att få en detaljerad bild av palynomorfen som studeras.
Palynologi har gjort olika bidrag till studiet av jordens förflutna. Till exempel är akritarker, små fossil som tros vara mestadels algcystor, de tidigaste faktiska fossilerna i fossilregistret, som går tillbaka till så mycket som två miljarder år sedan, över en miljard år innan det första flercelliga livet uppträdde. För ungefär en miljard år sedan blev akritarkerna större och mer komplexa och visade evolution i encelliga organismer och förvärvade spikar, vilket signalerade det första uppkomsten av försvar mot predation. Under den värsta istiden i jordens historia, Cryogenian, för cirka 700 miljoner år sedan, hittas många akritarker, vilket bevisar att encelliga organismer klarade sig bra under denna kyliga period.
Två viktiga palynomorfer förutom akritarker är scolecodonter, käkarna på marina chaetognath annelid-maskar och kitinozoer, kolvformade marina palynomorfer med okänd affinitet. Scolecodonts ger oss information om forntida annelider, som annars sällan fossiliserar på grund av sina mjuka kroppar, och är användbara biostratigrafiska markörer på grund av deras snabba utveckling och särdrag.
Några av de första fossila bevisen på jordlevande kommer från studier inom palynologi. En egenskap som bara finns i pollen från landväxter, kallad tetrad, har lokaliserats i fossiliserat pollen som dateras till mitten av Ordovicium, för 470 miljoner år sedan. Detta kom troligen från en växt som leverört eller hornört, bland de första som koloniserade landet. De första faktiska makrofossilerna av växter förekommer inte i fossilregistret förrän i det tidiga Silur, för cirka 440 miljoner år sedan.
Palynologi kan också användas för att fånga skurkar. Om en mördare gömmer sig i en buske före eller efter att han begått ett brott, kan han vara täckt av distinkt pollen från den busken. Ett palynologiskt test på den misstänktes kläder kan alltså frikänna eller fördöma dem. Detta kallas rättsmedicinsk palynologi.