La palinología es la ciencia de los palinomorfos, partículas orgánicas de entre 5 y 500 micrómetros de tamaño. A veces, pero no siempre, incluye el estudio de palinomorfos silíceos o calcáreos como diatomeas o foraminíferos. La palabra se deriva del griego y significa «formas esparcidas o rociadas». Los palinomorfos típicos son los granos de polen, los quistes dinoflagelados, las esporas, los ostrocodos, los fitolitos, los acritarcos, los quitinozoos y los escolecodontos. Otros materiales estudiados incluyen materia orgánica particulada (POM) y kerógeno, que siempre se encuentran en rocas sedimentarias. Los palinomorfos pueden ser contemporáneos o fosilizados y tener millones o incluso miles de millones de años.
La palinología cubre el estudio de muchos microfósiles importantes. Debido a su abundancia, algunos palinomorfos dan pistas importantes para fechar estratos (bioestratigrafía) o inferir información climática acerca de un período geológico muy antiguo. La palinología se considera una rama de las ciencias de la tierra y la biología, con un enfoque en micropaleontología y paleobotánica. Tres herramientas útiles para el palinólogo son 1) ácidos, para quemar material inorgánico y revelar palinomorfos, 2) un tamiz, para atrapar partículas del tamaño deseado, y 3) un microscopio, preferiblemente un microscopio electrónico de barrido potente, para obtener una detallada imagen del palinomorfo en estudio.
La palinología ha hecho varias contribuciones al estudio del pasado de la Tierra. Por ejemplo, los acritarcos, pequeños fósiles que se cree que son en su mayoría quistes de algas, son los primeros fósiles reales en el registro fósil, que datan de hace dos mil millones de años, más de mil millones de años antes de la aparición de la primera vida multicelular. Hace aproximadamente mil millones de años, los acritarcos se hicieron más grandes y complejos, lo que demuestra la evolución en los organismos unicelulares y adquirieron picos, lo que indica la primera aparición de defensa contra la depredación. Durante la peor Edad de Hielo en la historia de la Tierra, el Cryogenian, hace unos 700 millones de años, se encuentran numerosos acritarcos, lo que demuestra que a los organismos unicelulares les fue bien durante este período gélido.
Dos palinomorfos importantes, además de los acritarcos, son los escolecodontes, las mandíbulas de los gusanos anélidos quetognatos marinos, y los quitinozoos, palinomorfos marinos en forma de matraz de afinidad desconocida. Los scolecodonts nos brindan información sobre los anélidos antiguos, que de otra manera rara vez se fosilizan debido a sus cuerpos blandos, y son marcadores bioestratigráficos útiles debido a su rápida evolución y características distintivas.
Algunas de las primeras evidencias fósiles de vida terrestre provienen de estudios en palinología. Una característica que se encuentra solo en el polen de plantas terrestres, llamada tétrada, se ha localizado en el polen fosilizado que data de mediados del Ordovícico, hace 470 millones de años. Probablemente provino de una planta como la hepática o la agrimonia, de las primeras en colonizar la tierra. Los primeros macrofósiles reales de plantas no aparecen en el registro fósil hasta principios del Silúrico, hace unos 440 millones de años.
La palinología también se puede utilizar para atrapar a los ladrones. Si un asesino se esconde en un arbusto antes o después de cometer un crimen, podría estar cubierto de polen distintivo de ese arbusto. Por tanto, una prueba palinológica en la ropa del sospechoso puede exonerarlo o condenarlo. Esto se llama palinología forense.