随着社会生产的发展和人类文明的进步，气候与人类社会的关系越来越密切，使气候和气候学的内涵不断地拓宽和深入，尤其体现于近几十年发展起来的强调人类活动与气候相互作用的“气候变化”科学。在合理开发和利用气候资源、减轻气候灾害的影响和人类活动对气候环境造成的不良后果、改善人类生存环境的质量、实现经济和社会的可持续发展等方面，气候学研究都具有广泛的应用价值。

气候学成为一门科学是在有了气象仪器观测以后的事。但是，有关气候现象的记载和气候知识的积累却可追溯到3000年前，其发展过程可以分为萌芽、形成、发展和活跃4个时期。

公元前16世纪以前。中国在商代就已知一年四季和某些农事季节的划分。到春秋时代，更创造了利用圭表测日影以定气候季节的方法。秦汉时期，二十四节气已成为农事活动的主要依据。《逸周书·时训解》系统地记载了反映气候年变化规律的七十二候的自然物候历。《吕氏春秋·十二纪》则对12个月的气候特点及其异常现象作了概括的记述。

　　古希腊学者发现，气候的冷暖与太阳光线的倾斜程度有关。公元前5世纪，根据太阳高度角，他们将地球气候划分为五带：北寒带、北温带、热带、南温带和南寒带。随着人类活动范围的扩大，古代学者还进一步认识到，气候除与纬度密切有关外，还与地势高低、海陆分布和气流方向等许多因素有关。

　　古埃及、巴比伦和印度等地在这个时期也有许多关于气候的记载。

16～19世纪。这个时期，随着气象观测仪器的出现和气象观测网的建立，地面气象观测资料大量积累，为气候学的形成准备了条件。1817年，德国的A.von 洪堡首先绘制了全球等温线图，成为近代气候学研究的开端。1883年，奥地利的J.F.von汉恩编著了《气候学手册》一书，不仅为研究全球气候提供了宝贵的资料，更重要的是提出了较完整的研究气候学的方法体系。1884年，俄国的A.I.沃耶伊科夫发表了《全球气候及俄国气候》一书，分析了太阳辐射、水分循环、下垫面等对气候的作用。同年，德国的W.柯本对世界气候进行了分类。这些成果奠定了气候学的基础。这一时期，虽然也提出一些对气候形成的看法，但主要是分析研究地面气候要素的地区分布及其分类，所以气候学的研究仍然处于描述性阶段。

20世纪初，随着气团概念、气旋模式和锋面理论的出现，天气图资料的积累，人们进一步研究气候的成因。特别是瑞典T.H.P.伯杰龙提出的天气气候学影响很大，促进了气候成因的理论研究，如研究太阳辐射、海陆分布、气流及下垫面对气候的影响等。这个时期气候学在各方面的应用也开始受到重视。到20世纪中叶，由于高空探测站网的发展，气候研究的范畴延伸到包括高空和地面的所有大气的长期统计量。此时，对气候的解释不仅限于局地的热量和水分收支，也包括大气内部的能量、水汽和动量输送作用，把大气环流看作形成气候的基本因素之一，对气候成因的理论研究取得了重大进步。这个时期，为了适应社会经济发展，合理利用气候资源，还开展了内容广泛的应用气候学的研究，如农业、工业和医疗等专业气候研究。这些研究又推动了局地气候及小气候研究。

20世纪70年代以后。随着现代科学技术的飞速发展，特别是气象卫星等遥感技术、电子计算机和信息技术的广泛应用，气候学研究有了极大的扩展和深入。随着经济活动日益全球化，全球范围的灾害性气候异常以及地球气候环境与社会发展的关系等问题也日益为世界所瞩目。1974年，在世界气象组织与国际科学联盟理事会会议上，明确提出了气候系统的概念。气候学的研究领域扩展到由地球的大气圈、水圈、岩石圈、冰雪圈和生物圈组成的气候系统。叶笃正等中国学者进一步提出需要加入“人类圈”的概念，用以刻画地球气候系统中人和自然因素相互作用的特征。因此，气候学不仅要研究大气问题，还要研究大气、海洋、陆地、冰雪和生物乃至人类活动等各部分之间的相互作用问题；不仅要关注气候系统的物理状态问题，还要涉及有关的生物、化学乃至社会、经济和人文问题；不仅要描述和解释观测到的气候及其演变，还要评估其影响和可预测性。气候学进入了一个新的发展阶段，从大气科学的一个分支向着综合性的气候系统的学科发展。1979年，世界气候大会提出了世界气候计划，在气候监测和研究方面建立全球范围的多学科的国际协作。其后相继建立和发展的全球气候观测系统、全球海洋观测系统和全球陆地观测系统，为气候监测和气候学研究提供了大量前所未有的资料。这个时期，气候学在诊断分析、数值模拟和动力理论等方面都取得了许多重大成果，其中最活跃的领域是气候变化和气候预测。

　　在气候变化研究方面，中国学者竺可桢发表了《中国近五千年来气候变迁的初步研究》(1972)，是利用历史记载研究气候变化的经典。20世纪80年代以来，气候变化研究已成为与人类社会和环境协调的可持续发展相关的重大科学课题。由政府间气候变化专门委员会组织世界各国的科学家，对现代全球气候变化的事实和原因以及未来变化的趋势，进行系统的科学研究。认识到现代地球气候正经历一次以全球平均变暖为主要特征的显著变化，这主要是由于人类活动，特别是自工业革命以来大量使用矿物燃料，向大气中排放的二氧化碳等温室气体迅速增加，自然植被遭到严重破坏等，影响了地球的辐射平衡。近年来方兴未艾的“气候变化”科学正是针对这种全球变化现象及其影响和成因而发展起来的。

　　气候预测研究和试验广泛开展，对季节到年际时间尺度气候异常的预测研究发展尤为迅速。如对厄尔尼诺和南方涛动（ENSO）的研究和预测，取得许多重要成果。1985～1994年进行的热带海洋和全球大气研究计划，建立了热带太平洋区域经常性的海洋监测系统，进行了大量的诊断研究和数值模拟试验，对ENSO循环中的海–气相互作用过程得到进一步的认识。建立了复杂程度不同的预报ENSO的海气耦合模式。世界各主要预报中心相继建立以海洋–大气–陆面耦合模式为核心的季节到年际时间尺度的短期气候预测系统，开展预报业务。近年来还提出了从短期天气预报到年代际气候预测乃至更长期气候变化预估的无缝隙预报系统的发展方向。

主要包括气候学概论、气候监测、气候变化、以下几个方面。

包括气候学一般原理，气候特征的时间和空间分布、演变及其分类等。人们常以气候要素的空间和时间分布图、气候要素的综合关系图和各种气候统计图等记述某地点、某区域或全球范围的基本气候特征，如中国年太阳总辐射量图、中国年平均气温图、中国年降水量图等。由于太阳辐射、大气环流和下垫面的特征不同，各地的气候特征差别很大，分布有显著的地域性。某个地方的气候志是对这个地方多年气象资料整理和分析概括出的基本气候状况的资料。

主要研究气候监测的范围和内容、监测项目设置、信息搜集及处理、监测系统构成和管理、产品和服务等。目的是通过监测系统准确地了解气候系统各部分的现状和变化，特别关注气候异常的征兆和重大气候灾害，提供及时的信息和诊断分析服务，并为气候环境研究和预测搜集资料。

主要研究气候在各个时期的变化特征、演变规律和原因。见气候变化。

主要研究气候演变规律和可预测性，确定预测内容，设计预测方法，建立预报系统和验证方法。见气候预测。　　

把地球气候看作是一个物理系统，以物理方法（如大气运动的动力学和大气中的热力学）的理论和方法研究气候形成和变化的规律。当今，气候的概念已扩展到气候系统，除了物理过程之外，还包括化学和生物过程。主要内容包括：辐射平衡、热量平衡、能量平衡、动量循环、水分循环、碳循环以及人类活动与气候演变的关系。气候诊断分析和气候模拟是研究物理动力气候学的重要方法。

研究多年间大气环流或者天气事件、天气现象的一般状态及其变动的规律性。如环流的分型及其出现的频率，天气系统的频率、强度和路径，大范围气候异常与大气环流的关系等问题。见天气气候学。

工农业生产、交通、通信、能源、军事以至人类的一切生活活动，都和气候环境有密切的关系。为研究它们同气候的相互关系，将气候知识广泛应用于各个方面，属于应用气候学的大量的边缘学科，如城市气候、建筑气候、军事气候、农业气候、森林气候、海洋气候、医疗气候和旅游气候等逐渐形成。其主要研究内容为：气候资源的利用，气候灾害的防御，气候环境的分析、评定和区划，以及各有关专业相应的气候问题。

主要研究小尺度地形、地貌、植被及人类活动等对小范围气候的影响，分析小气候的分布规律。

史前时期的气候，其主要特征可由地质学和古生物化石遗迹等推算。

　　此外，还可按大气的分层分为近地层气候学、平流层气候学和空间气候学等。

　　无论是从理论还是从方法看，气候学和数学、物理学、化学、天文学、地学等基本学科以及大气科学各分支都有密切的关系。气候监测更需要应用各种技术科学。所以，气候学是同其他多种学科广泛联系的一门学科。