Cổ địa từ (Paleomagnetism) là môn nghiên cứu các dấu vết lưu giữ từ trường Trái Đất thời quá khứ trong các đá núi lửa, trầm tích, hoặc các di vật khảo cổ học. Từ hóa dư trong một số khoáng vật từ tính của đá chốt trong nó thông tin về hướng và cường độ của từ trường khi khoáng vật hình thành hoặc lắng đọng. Địa vật lý sử dụng những ký ức này để khôi phục thông tin về kiểu dáng của từ trường Trái Đất và các vị trí của các mảng kiến tạo trong quá khứ. Các thay đổi cực từ được bảo quản trong đá núi lửa và đá trầm tích theo trình tự từ tính của địa tầng, cơ sở của Địa tầng từ tính (Magnetostratigraphy), cung cấp công cụ cho định tuổi trong địa chất. Nó cung cấp bằng chứng cho thuyết trôi dạt lục địa, và các dị thường từ trên đại dương cho thấy đáy đại dương đang dãn rộng.
Cổ địa từ dựa nhiều vào sự phát triển mới trong nghiên cứu từ hóa của đá, do đó đã cung cấp nền tảng cho các ứng dụng mới của từ tính. Chúng bao gồm từ sinh học (Biomagnetism), các loại vải từ (magnetic fabrics, sử dụng như các chỉ số căng trong đất đá),...