Палеомагнети́зм, раздел земного магнетизма, изучающий состояние магнитного поля Земли в прошедшие геологические эпохи по современной намагниченности горных пород. Определяя направления намагниченности пород различного возраста на конкретном участке земной коры, можно узнать, как менялось в этом районе направление геомагнитного поля в течение того или иного периода времени (см. статью Палеомагнитный метод). Анализируя статистические данные об изменении геомагнитного поля в различных регионах, можно восстановить историю геомагнитного поля в целом.

Систематические палеомагнитные исследования ведутся с начала 1950-х гг. На начало 21 в. накоплен большой объём данных, позволяющий проводить статистическую обработку результатов, разработаны полевые и лабораторные методы определения первоначального направления вектора остаточной намагниченности путём статистической обработки измерений, сделанных на отдельных образцах; созданы каталоги палеомагнитных определений и глобальная база палеомагнитных данных. Проведённые исследования показали, что полярность остаточной намагниченности некоторых горных пород, сформированных в короткие промежутки времени, оказывается обратной по отношению к современному дипольному магнитному полю Земли. Считается, что данный факт обусловлен изменениями полярности этого поля, происходившими на протяжении всей истории Земли, – инверсиями геомагнитного поля. Инверсии отмечают границы периодов геологической истории различной продолжительности, в течение которых геомагнитное поле сохраняло постоянную полярность. Возрастное датирование инверсий (путём изучения распада радиоактивных изотопов в горных породах) позволило создать палеомагнитную шкалу геологического времени. Эта шкала может быть использована для определения возраста пород посредством анализа их остаточной намагниченности.

На основе изучения временнóй последовательности инверсий геомагнитного поля в толщах осадочных и вулканогенных пород производят расчленение геологических разрезов и их возрастную корреляцию (см. в статье Магнитостратиграфия). В Мировом океане, благодаря процессу спрединга (раздвигания дна) и наращиванию базальтового слоя океанической коры в рифтовых зонах, инверсии геомагнитного поля находят отражение в чередовании положительных и отрицательных линейных магнитных аномалий; последние позволяют определять возраст океанической коры. По палеомагнитным данным реконструируют положение континентов в геологическом прошлом – изучается дрейф континентов, а также определяется положение геомагнитных полюсов и восстанавливается траектория их движения. Палеомагнитное изучение археологических объектов даёт возможность получать сведения об изменениях геомагнитного поля сравнительно недавнего геологического прошлого, в связи с чем этот раздел палеомагнитных исследований выделен в специальный раздел – археомагнетизм.