Палеогеография (от др.-греч. παλαιός — древний + география) — наука, изучающая физико-географические обстановки, их динамику, источники (факторы) этой динамики — изменения климата, тектонические движения — на поверхности Земли в геологическом прошлом.
Методы палеогеографии основаны главным образом на детальном изучении горных пород (их состава, структуры, текстуры, характера залегания и прочего), а также на изучении содержащихся в породах макро- и микроскопических органических остатков. Палеогеография тесно связана с корпусом наук о физическом строении Планеты: учение о фациях, литология, стратиграфия, тектоника, геохимия, геоморфология, – а также позволяет реконструировать условия на Земле в прежние эпохи (палеоэкология, климатология) и поэтому имеет непосредственное отношения к изучению развития жизни (палеонтология).
Палеогеография возникла в середине XIX в. Необходимыми предпосылками были: разработка относительной геохронологической шкалы на основе данных биостратиграфии; появление учения о фациях (швейцарский геолог А. Грессли, 1838), согласно которому одновозрастные отложения, представленные разнообразными типами осадочных пород, отражают разную физико-географическую обстановку их накопления; обоснование английским геологом Ч. Лайелем метода актуализма, позволяющего восстанавливать физико-географические условия прошлых геологических эпох путём аналогии с современными условиями.
Первые палеогеографические карты, появившиеся в 1860-х гг., изображали распределение древних морских бассейнов на месте современных материков. Таковы карты юрского периода (мировая и Европейской России) Ж. Марку (1860), мелового периода Северной Америки Дж. Дана (1863), серия палеогеографических карт Европейской России для ряда последовательных геологических периодов Г. А. Траутшольда (1877), А. П. Карпинского (1880), А. А. Иностранцева (1884). Наибольшую известность получили карты, составленные Карпинским (1887 и 1894), который сделал на основе их анализа важнейшие выводы о закономерностях движений земной коры в пределах Русской равнины, увязав их с развитием смежных горных систем.
Мировые палеогеографические карты отдельных периодов и эпох публиковались на рубеже XIX—XX вв. французскими геологами А. Лаппараном и Э. Огом, австрийским геологом М. Неймайром, русским учёным И. Д. Лукашевичем; на этих картах делалась попытка восстановить распределение суши и моря не только на материках, но и в пределах современных океанов на основе экстраполяции данных по обрамляющей суше. Э. Ог придал палеогеографическим картам палеотектоническое содержание, показывая на них, помимо суши и моря, также геосинклинальные и платформенные области. Немецкий геофизик А. Вегенер в 1912 году, положив начало мобилизму в геологии, изобразил на серии карт предполагаемый процесс распада гипотетического суперконтинента Пангеи и образования Атлантического и Индийского океанов.