da pollen og sporer produceres i stort antal og spredes over store områder af vind og vand, kan deres fossiler genvindes i statistisk signifikante samlinger i en lang række sedimentære klipper. Fordi pollen og sporer er meget modstandsdygtige over for forfald og fysisk ændring, kan de desuden studeres på samme måde som komponenterne i levende planter. Identifikation af pollen og spore mikrofossiler har i høj grad hjulpet afgrænsning af den geografiske fordeling af mange plantegrupper fra tidlig Cambrian tid (nogle 541 millioner år siden) til nutiden. Palynologiske undersøgelser ved hjælp af friske eller ikke-fossiliserede prøver har også været nyttige til at etablere en placering eller sæsonbestemt tidsramme for kriminalscener og har tjent til at bestemme landbrugspraksis og andre planterelaterede aktiviteter, der fandt sted på arkæologiske steder.

også vigtigt er det faktum, at den evolutionære sekvens af organismer baseret på de store fossile rester af planter i sedimentære klipper også registreres af sekvensen af plantemikrofossiler. Sådanne mikrofossiler er således nyttige til bestemmelse af geologisk alder og er især vigtige i sedimenter uden store fossiler. På grund af deres overflod og minutstørrelse kan mikrofossiler ekstraheres fra små prøver af sten, der er sikret i boreoperationer. Palynologisk analyse er derfor af praktisk anvendelse til olieefterforskning og til anden geologisk forskning, der involverer sedimenter og strukturer under jorden. Palynologi er også uvurderlig for evolutionær og taksonomisk forskning og kan hjælpe med at afgrænse fylogenetiske forhold mellem fossiliserede og eksisterende planter.palynologiens faser, der udelukkende beskæftiger sig med fossiler, er udvækst og udvidelser af teknikker og principper udviklet i undersøgelsen af tørvaflejringer i Nordeuropa i begyndelsen af 1900 ‘ erne. i sådan forskning blev tilstedeværelsen, fraværet og den relative overflod af pollen fra forskellige træarter fra kendte dybder i mosen konstateret statistisk. For så vidt som skovsammensætningen bestemmer de pollentyper, der er fanget på overfladen af en mose til enhver tid, følger det, at ændringer i pollenindholdet afspejler regionale ændringer i skovsammensætningen. Det blev fastslået, at ændringer i skovmakeup blev fremkaldt af klimaændringer gennem de mange tusinder af år, siden is is forsvandt fra Nordeuropa. Der blev således etableret et forhold mellem tørvens pollenindhold, alderen (dvs.positionen i mosen) og klimaet. Anvendelse af sådanne fund viste sig uvurderlig i efterfølgende undersøgelser af det gamle klima, især de glaciale og interglaciale stadier af Pleistocæn epoke (cirka 2,6 millioner til 11.700 år siden).