Từ địa tầng học là kỹ thuật thời địa tầng học được sử dụng để xác định niên đại trầm tích và các trình tự núi lửa. Phương pháp này làm việc theo cách thu thập các mẫu có định hướng tại các khoảng đo đạc trong suốt cả mặt cắt. Các mẫu được phân tích để xác định độ từ dư mảnh vụn (DRM, tiếng Anh: Detrital Remanent Magnetization), nghĩa là chiều phân cực của từ trường Trái Đất vào thời gian địa tầng được trầm lắng. Điều này là có thể do khi các khoáng vật có từ tính hạt rất mịn (< 17 micromet) rơi xuống trong cột nước, chúng định hướng chính mình theo từ trường Trái Đất. Trong quá trình bị vùi lấp, định hướng này được bảo tồn. Các khoáng vật này, trên thực tế, giống như các la bàn nhỏ.

Các mẫu lõi cổ địa từ có định hướng được thu thập trên hiện trường; trong các loại nê nham, bột kết, và cát kết hạt rất mịn, được ưa chuộng hơn cả do các hạt từ tính của chúng mịn hơn và có thể định hướng đúng hơn theo từ trường bao quanh trong quá trình trầm lắng. Nếu như từ trường cổ đại có định hướng tương tự như từ trường ngày nay (cực từ bắc gần với cực tự quay bắc) thì các địa tầng duy trì sự phân cực thông thường. Nếu các dữ liệu chỉ ra rằng cực từ bắc là gần với cực tự quay nam, thì các địa tầng thể hiện sự phân cực nghịch đảo.

Các kết quả từ các mẫu vật riêng rẽ được phân tích bằng cách loại bỏ độ từ dư tự nhiên (NRM, tiếng Anh: Natural Remanent Magnetization) để phát hiện DRM. Phân tích thống kê tiếp theo các kết quả này được sử dụng để phát sinh cột từ địa tầng khu vực và sau đó có thể được so sánh với Thang Thời gian Phân cực Từ Toàn cầu (GMPTS).

Kỹ thuật này được sử dụng để xác định niên đại các trình tự nói chung thiếu các hóa thạch hoặc bị xen vào giữa đá núi lửa. Bản chất liên tục của việc lấy mẫu nghĩa là nó cũng là một kỹ thuật mạnh trong việc ước tính tốc độ tích lũy trầm tích.