Panthalassa ( kreikaksi πᾶν ”kaikki” ja θάλασσα ”valtameri”), joka tunnetaan myös nimellä Panthalassan valtameri, oli laaja maailmanlaajuinen Tyynen valtameren esi-isien valtameri, joka ympäröi paleotsooisen kauden loppupuolella ja mesotsooisen kauden alkupuolella sijainnutta Pangaian supermannerta. Siihen kuuluivat Tyynimeri lännessä ja pohjoisessa ja Tethysin valtameri kaakossa. Siitä tuli Tyyni valtameri Tethysin altaan sulkeuduttua ja Pangaian hajottua, jolloin syntyi Atlantin, Jäämeren ja Intian valtameren altaat. Panthalassia kutsutaan usein Paleo-Tyynenmereksi (”vanha Tyyni valtameri”), koska Tyyni valtameri kehittyi siitä mesotsooisella kaudella nykypäivään.
Kuvassa esitetyssä kartassa maapallon päiväntasaaja oli viiva, joka kulki suurin piirtein Espanjan, Casablancan ( Marokko) ja Bostonin ( Yhdysvallat) yhtymäkohdassa. Tämän linjan eteläpuolella olevaa maamassasta käytetään nimitystä Gondwana. Linjan pohjoispuolella sitä kutsutaan Laurasiaksi.
Kartassa Panthalassa-meri on kuvattu tyhjänä valtamerenä. Laattatektonisissa tutkimuksissa on väitetty, että paleotsooisen ja mesotsooisen kauden aikana pienet fragmentit eli terraanit (jotka ovat nykyisin säilyneet Pohjois-Amerikan ja Aasian reunoilla) ajelehtivat valtamerenlaatan poikki, kunnes ne akkredetoituivat ympäröiviin mannerlaattoihin.