Palynologia on tiede palynomorfeista, orgaanisista hiukkasista, joiden koko on 5–500 mikrometriä. Joskus, mutta ei aina, se sisältää piipitoisten tai kalkkipitoisten palynomorfien, kuten piilevien tai foraminiferaanien, tutkimuksen. Sana on johdettu kreikasta ja tarkoittaa “hajallaan tai ripoteltuja muotoja”. Tyypillisiä palynomorfeja ovat siitepölyjyvät, dinoflagellate -kystat, itiöt, ostrocodit, fytoliitit, acritarchit, kitinozoanit ja scolecodonts. Muita tutkittuja materiaaleja ovat hiukkasmainen orgaaninen aine (POM) ja kerogeeni, joita löytyy aina sedimenttikivistä. Palynomorfit voivat olla joko nykyaikaisia tai kivettyneitä ja miljoonia tai jopa miljardeja vuosia vanhoja.
Palynologia kattaa monien tärkeiden mikrofossiilien tutkimuksen. Joidenkin palynomorfien runsauden vuoksi ne antavat tärkeitä vihjeitä kerrostumien keräämiseen (biostratigrafia) tai päättelevät huipentumatietoja kauan sitten menneestä geologisesta ajanjaksosta. Palynologiaa pidetään maantieteen ja biologian haarana, ja se keskittyy mikropaleontologiaan ja paleobotaniaan. Kolme hyödyllistä työkalua palynologille ovat 1) hapot, epäorgaanisen materiaalin polttaminen ja palonomorfien paljastaminen, 2) seula halutun kokoisten hiukkasten keräämiseksi ja 3) mikroskooppi, mieluiten tehokas pyyhkäisyelektronimikroskooppi, saadaksesi yksityiskohtaiset tiedot kuva tutkittavasta palynomorfista.
Palynologia on osallistunut eri tavoin maapallon menneisyyden tutkimukseen. Esimerkiksi akritarkit, pienet fossiilit, joiden uskotaan olevan enimmäkseen leväkystoja, ovat fossiilirekisterin varhaisimmat todelliset fossiilit, jotka ovat peräisin jopa kaksi miljardia vuotta sitten, yli miljardi vuotta ennen ensimmäisen monisoluisen elämän ilmestymistä. Noin miljardi vuotta sitten acritarchit kasvoivat ja olivat monimutkaisempia, mikä osoitti yksisoluisten organismien kehitystä ja hankki piikkejä, mikä merkitsi ensimmäistä puolustuskykyä saalista vastaan. Maan historian pahimman jääkauden, kryogeenisen, noin 700 miljoonaa vuotta sitten löydettiin lukuisia akritarkkeja, jotka osoittavat, että yksisoluiset organismit onnistuivat hienosti tänä kylmänä aikana.
Kaksi tärkeää palynomorfia akritarkkien lisäksi ovat scolecodonts, meren chaetognath annelid-matojen leuat ja kitinozoanit, pullon muotoiset meripolymorfit, joiden affiniteetti on tuntematon. Scolecodonts antaa meille tietoa muinaisista annelideista, jotka muuten harvoin fossiiloituvat pehmeän kappaleensa vuoksi ja ovat hyödyllisiä biostratigrafisia merkkejä nopean kehityksen ja erityispiirteiden vuoksi.
Jotkut ensimmäisistä fossiilisista todisteista maanpäällisestä elämästä tulevat palynologian tutkimuksista. Ominaisuus, joka löytyy vain maanpäällisten kasvien siitepölystä, nimeltään tetrad, on löydetty fossiilisista siitepölyistä, jotka ovat peräisin Ordovician puolivälistä 470 miljoonaa vuotta sitten. Tämä oli luultavasti peräisin maksan tai hornwortin kaltaisesta kasvista, joka oli ensimmäisten joukossa. Ensimmäiset todelliset kasvien makrofossiilit näkyvät fossiilirekisterissä vasta varhaisessa silurissa, noin 440 miljoonaa vuotta sitten.
Palynologiaa voidaan käyttää myös roistojen saamiseen. Jos murhaaja piiloutuu pensaaseen ennen rikoksen tekemistä tai sen jälkeen, hän saattaa peittyä tuosta pensasta tulevasta siitepölystä. Palynologinen testi epäillyn vaatteille voi siten vapauttaa tai tuomita ne. Tätä kutsutaan rikostekniseksi palynologiaksi.