研究地质时期地球磁场的大小和方向的一门科学。最适合于作为古地磁场指示物的岩石是玄武质熔岩和分层好的红色砂岩，因它们具有高的磁稳定度。这些岩石成为磁性指示物的本领是由于它们含有少量（通常小于10％）磁性的铁氧化物和一些硫化物矿物。熔岩的磁性比砂岩强，因为它含有磁铁矿这种很容易磁化的矿物，而砂岩含的是赤铁矿，其磁性较小。

　　熔岩和砂岩是按下述方式变成古地磁指示物的。熔岩随着它侵入地壳上部或流到地表上而开始冷却。如它冷却到温度575℃以下，磁铁矿小颗粒好像小磁铁棒具有的作用一样就开始使它们自己沿平行于地磁场的方向排列。这与纸面上的铁屑使自身沿纸下棒状磁铁的磁力线排列的方式相类似。随着岩石凝固，磁铁矿或其他磁性矿物颗粒就在沿平行于地磁场方向被磁化的这种位置凝固在整块岩石中。在砂岩中，磁化过程是由单个矿物质点在沉积环境中沉积时按地磁场方向排列引起的。由于地球磁场的大小和方向在变化，使新形成的磁化岩石中的原生磁化只有小部分被保留。这种剩余称为天然剩余磁性（NRM）。

　　古地磁学在有力支持大陆漂移说方面已被证明是有用的，并且还提供了地磁场并不是恒定不变，而是能够改变的证据，包括地磁场的磁极反转。