paleogeogrãfija (paleo… + geografija), istorinės geologijos ir gamtinės geografijos šaka, tirianti Žemės geologinės praeities fizines geografines sąlygas ir jų kitimą. Padeda atkurti Žemės plutos ir viso Žemės rutulio raidą arba kurio nors rajono tam tikro laikotarpio geologinę istoriją. Paleogeografija glaudžiai susijusi su klimatologija, litologija, geochemija, geofizika, paleontologija, paleoekologija, stratigrafija, ekostratigrafija, tektonika, paleogeomorfologija, paleoklimatologija, paleobiogeografija ir kitais mokslais. Paleogeografija nagrinėja egzogeninius ir endogeninius procesus, įtakojusius paleokraštovaizdį, paleoklimatą, paleotektoninių judesių kaitą bei organinio pasaulio raidą. Paleogeografiniams tyrimams svarbi rajono arba regiono formacinė analizė. Ji susijusi su paleobaseinų ekosistemų tyrimais atkuriant senąjį reljefą, paleoklimatą, organizmų evoliuciją, organinių medžiagų pasiskirstymą. Atlikus detalius kompleksinius litologinius, paleontologinius, geocheminius ir kitus geologinių pjūvių tyrimus nustatoma senųjų jūrų ir kontinentų paplitimas, baseinų ribos, druskingumas, gylis, sausumos litologinė sudėtis, medžiagos nunešimo sritis ir kryptis. Paleogeografijos tyrimai yra svarbūs ir naudingųjų iškasenų telkinių prognozei. Pagal paleogeografinių tyrimų duomenis sudaromi paleogeografiniai žemėlapiai.
Pirmosios paleogeografijos žinios atsirado kartu su istorinės geologijos mokslo pradžia. Duomenų apie paleogeografiją yra 18 a. N. Steno (Danija), M. Lomonosovo (Rusija) ir kituose darbuose. Ch. Lyellis (Didžioji Britanija) sistemingai lygino senuosius ir dabartinius fizinius geografinius procesus ir įvykius remdamasis aktualizmo principu. A. Karpinskis (Rusija) aprašė Europinės Rusijos dalies geologinių periodų fizines geografines sąlygas, tiesiogiai susijusias su paleogeografijos rekonstrukcijomis. Paleogeografijos mokslo raidai didelės įtakos turėjo mokslas apie facijas, vėliau − litologiniai paleontologiniai tyrimai, sukurta facijų ir paleoekologinių analizių metodika. J. Lukoševičius 1911 pirmą kartą apibendrino viso Žemės rutulio paleogeografiją, sudarė tuo metu visų žinomų geologinių periodų paleogeografinius žemėlapius. Jis teigė, kad kontinentai nėra pastovios Žemės plutos struktūros − būdami ant plastingo poplučio substrato, jie ilgainiui persistumia iš vienos vietos į kitą. Šie teiginiai labai artimi žemynų dreifo ir naujosios globalinės tektonikos teorijoms. 20 amžiaus pradžioje paleogeografija susiformavo kaip atskira mokslo šaka, turinti tyrimo metodus, pagrįstus mineralų, uolienų, fosilijų, Žemės plutos struktūrinių formų, kraštovaizdžių, facijų tyrimais.
Lietuvoje paleogeografijos tyrimai atliekami Gamtos tyrimų centro Geologijos ir geografijos institute, Vilniaus universitete. Sudarytas Lietuvos paleogeografinių žemėlapių atlasas (1965 ir 1968−78).
1762