Zabývá se rekonstrukcemi geografických podmínek (rozložení moří a pevnin, hloubkových a výškových poměrů atd.) v geologické minulosti Země. Výsledky jsou obvykle prezentovány tzv. paleogeografickými mapami. Paleogeografie ke svým interpretacím využívá údajů, které poskytují jiné geologické disciplíny. Mezi hlavní pilíře paleogeogrfických interpretací patří:

Paleomagnetismus Ve většině hornin se nachází feromagnetické minerály (trvale magnetizovatelné) a právě tyto minerály se v době vzniku horniny orienutjí ve směru působení magnetického pole – vzniká remanentní magnetizace horniny. Podle ní je možno směr magnetického pole v daném období a zeměpisnou šířku, kde hornina vznikla (na základě měření inklinace). Pokud je odebráno více vzorků stejného stáří z různých kontinentů je možné určit zda se vůdči sobě pohybovali. Paleomagneticky je tedy možné rekonstruovat pohyb kontinentů v čase a rozmístění jednostlivých kontinentů v určitých geologických obdobích. Paleontologie Na základě výskytu určitých druhů zkamenělin je možné interpretovat o jaké se jednalo prostředí. Např. jestli se jednalo o mělké šelfové oblasti podél kontinentů nebo oblasti oceánů. Paleoklimatologie Na jejím základě je možné určité území zařadit do určitého klimatického pásu. Samotná paleoklimatologie interpretuje vývoj klimatu na Zemi na základě studia sediemntů, výskytů zkamenělin závislých na teplotních podmínkách a na výsledky izotopové geochemie, která dovoluje měrit teplotu oceánu pomocí studia schránek vápnitých mořských organismů. Sedimentární geologie Podle typů sedimentů a sedimentárních strukur je možné stanovit prostředí a podmínky vzniku horniny, což také částečně přispívá při tvorbě paleogeografických rekonstrukcí. Kinematická kontinuita Pokud vytvoříme modely rozložení kontinentů v různých časových úrovních v minulosti pak rozložení kontinetů, ke kterému paleogeografie dospěla musí být v čase kontinuální – není možné aby jeden kontinet se na malém časovém úseku přemisťoval z jedné strany Země na druhou.

mapy od počátku prvohor až po dalších 250 milionů let budoucnosti Země.