Palynologie of pollenanalyse is het onderzoek van zowel recent als fossiel pollen, sporen en andere microfossielen, zoals dinoflagellaten. De palynologie werd aan het begin van de 20e eeuw ontwikkeld door de Zweedse geoloog Lennart von Post. Pollen blijft over het algemeen beter bewaard dan andere organische resten. Meestal kan pollen tot op het niveau van het geslacht worden gedetermineerd, soms tot op soortniveau.
Palynologie is als een hulpwetenschap zeer bruikbaar in de paleobotanie, archeologie en klimatologie.
In de beginperiode werd de palynologie of pollenanalyse gebruikt als relatieve dateringsmethode. Tegenwoordig worden de C14-datering en na de ontdekking in 1978 de AMS-datering en de radiometrische datering gebruikt.
Pollenanalyse maakt een gedetailleerde reconstructie mogelijk van de vegetatie en van de veranderingen daarin. Palynologie kan geen exact beeld geven van hoe de vegetatie eruitzag in het verleden, maar ze kan zich wel uitspreken over veranderingen in de vegetatie. Aanvankelijk werden er vooral pollenkorrels van bomen (arboreaal pollen) geanalyseerd (de meeste pollendiagrammen bestonden enkel uit arboreaal pollen). Pas later ging men ook pollenkorrels van struiken, kruiden en grassen (non-arboreaal pollen) analyseren. Dit heeft ervoor gezorgd dat men meer informatie heeft, zoals voor dateringen van de menselijke impact op de vegetatie, de introductie van nieuwe soorten of gewassen, ontbossing en mutaties.