目前还不能在野外直接测量岩石的剩余强化强度，因此，必须在选定的地点采集定向标本，然后在室内进行测量与分析。这是古地磁研究中的重要环节。
根据古地磁工作任务的不同，采集标本的地区也不同。例如，在研究地块（或板块）接合部位的大断裂性质时，就要在其两侧的稳定地层中采样。对于地层年代对比工作，就应当选择一定时间序列的岩层。总之首先要了解地层概况，依研究目的来确定采样地区。
通常在野外采样部位，称为采点。一个地质单元可以有数个乃至几十个采点，凡在每个采点上采集的大块岩石叫做标本。一块标本又可以加工成不同尺寸要求的小块岩石叫做样品。标本的大小可以为10cm×6cm×3cm～10cm×10cm×4cm。根据测量岩石剩磁的仪器要求不同，带回实验室后，再将它加工成一个2cm×2cm×2cm～4cm×4cm×4cm的方块样品或者是高2～2.54cm，直径2.54cm的圆柱体样品。
采集标本时应注意采集比较新鲜的，风化程度低的岩石。比如在河流、道路两侧的切割面和采石场的岩石，尽量避开可能遭过雷击的地方和风化较严重的岩石。如果用轻便岩心机取样，须使钻头用流水冷却，避免部分热剩磁的产生。使用大型钻孔机进行岩心取样，应注意钻探过程中的感应剩磁的存在。
由于古地磁的工作对象是测量岩石的原生剩磁，因此对岩石的选择应取那些原生剩磁较强、铁磁性含量较多的岩石。一般讲，三大岩类都可以做古地磁研究。其中火成岩含铁磁性矿物较多，特别是基性和超基性岩。如橄榄岩、辉绿岩、辉长岩等；中基性的玄武岩、安山岩等；沉积岩中的红、紫红色细砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩、泥灰岩、含泥白云岩等都适宜作古地磁研究。变质岩随着退磁技术的提高，也逐渐成为研究对象。
所采标本必须是定向的，所以一定要在采集标本之前测出标本平面的走向和倾角，并将它们标在标本上。只有这样，才能在以后室内分析时将标本的剩磁方向与实地的方向联系起来。图9-4是标本和轻便取样机采集的定位样品的例子。图中x′轴为标本的倾向方向；y′轴为标本的走向线；z′轴为垂直x′oy′平面，即岩心轴方向。z′轴由露头往下为正，同样倾角表示岩石层面与水平面的最大倾斜角度，在水平面以下为正，向上为负。垂直于最大倾斜方向的水平线（走向线）相对于地理北的方位来规定，顺时针为正。倾角可用倾角计测量。由于磁性岩石对罗盘的影响，所以测量走向时，可用太阳罗盘定向。其原理为，当有日照时，利用不同时间内日影的变化规律，按一定公式计算出走向线的方位角，一般误差较小。
图9-4 标本与样品的定向
另外，许多岩层在形成后由于构造作用发生倾斜，因此必须在野外分析岩层形成时原始水平面的位置，以便把测量的剩磁与它联系起来。这项工作称为倾斜校正。对于细粒沉积岩、泥岩和页岩，可以把它们的层面当作原始水平面。比较粗粒的沉积岩（特别是风成的）和火成岩，在其形成时可能有一个很陡的角度。因此确定它们的原始水平面的误差，就可能大一些，一般要用与其连续沉积的上下层位的层面产状来确定。如果岩层倾斜不均匀，例如褶皱岩层，则必须进行轴倾伏校正，这样倾斜校正的误差会更大，可能达到5°～10°。至于岩石绕垂直轴的旋转，一般很难用其他方法确定准确，有时反而用古地磁方法来确定这类转动。事实上，古地磁测量中的最大误差来源于对层面倾斜的测定。