狩猎和刀耕火种的远古时代，人们就已注意到天气和气候对人类活动的影响，逐步积累了农业生产与气象条件关系的知识。3000多年前，古人已认识到春夏秋冬的季节变化及其农业意义。中国商代甲骨文中就有关于季节和天气现象的象形文字和自然灾害影响收成的记载。春秋、战国时期的《尚书》和《吕氏春秋》有物候与农事关系的记载，西汉已形成了完整的二十四节气并广泛应用于农业生产。公元前1世纪的《氾胜之书》记载了区田法和耕作保墒等抗旱技术。公元6世纪的《齐民要术》记载了霜冻发生规律和防霜措施。清代乾隆七年（1742）成书的大型农书《授时通考》标志着古代根据农时与气象安排生产已初步形成系统化的认识。

在西方，古埃及人已能根据雨季和洪水到来时间安排尼罗河流域作物的播种和收获。公元前，希腊人能根据气候变化确定一年中的农事和航海时间，并有了两分两至的记述。但作为一门学科，农业气象学是19世纪末在农业科学和气象科学发展的基础上才逐步形成的。

随着近代农产品需求的增加，农业科学与大气科学理论的发展与学科体系的形成，以及各种气象观测仪器的发明、应用，气象观测站网形成和气象预报业务的出现，作为农业基础学科与大气科学交叉学科的农业气象学应运而生。进入20世纪，西欧、苏联、北美和日本相继建立农业气象机构，开展各项农业气象试验研究和生产服务，并在农业气象指标鉴定、农业气候资源分析与区划、农业气象情报和预报服务上取得较大进展。中国农业气象学研究始于20世纪初。竺可桢的《气象与农业的关系》（1922）和涂长望的《农业气象之内容及其研究途径述要》（1945）都提到了农业气象研究的作用与任务。中华人民共和国成立后，农业气象研究、业务和教育机构逐步建立并形成完整体系，农业气象观测、试验研究和农业气象业务逐步开展并培养了一批专业人才。世界气象组织农业气象专业委员会于1953年成立。20世纪70年代以来世界农业气象学向定量方向发展，并深入到农业系统的物质输送与能量转换，建立了一批农业气象模式。

随着现代农业的规模化、专业化和社会对农产品需求的丰富多样，气象条件对农业生产的影响更加复杂和广泛，经济全球化和全球气候变化也带来了新的农业气象问题，巨大的社会需求和现代信息技术和生物技术的广泛应用推动了当代农业气象学科的新发展。

20世纪90年代末以来，农业气象学研究出现新的发展趋势。①宏观领域研究。针对全球气候变化和极端事件增多，农业应对气候变化和农业气象减灾成为农业气象学研究的热点，低碳农业、农业适应气候变化和农业气象减灾的理论与技术体系已现雏形。②微观领域。随着现代科学技术的迅速发展和试验研究手段和方法的不断改进，现代农业气象科技对于作物模式的更新和改进发挥了关键性作用，农业小气候的理论与方法也日臻成熟。③观测、试验与研究手段的改进。长期以来农业气象观测和试验以田间试验为主。现代电子技术和信息技术的广泛应用使得观测仪器和信息传输手段有了质的飞跃，田间自动气象站与远程监测、人工气候室（箱）、卫星遥感、无人机、互联网与物联网等得到广泛应用，极大提高了农业气象信息采集与分析、研究的水平。④研究领域不断拓宽。长期以来中国农业气象研究以大田粮食作物为主，主要是为解决温饱服务。随着经济、社会的快速发展，对农产品的需求日益丰富和多样，对质量和安全的要求越来越高。现代农业也不断向产前与产后延伸并与二、三产业融合，为适应社会需求与农业结构的调整优化，20世纪90年代以来，中国农业气象学的研究领域不断拓宽，畜牧气象、林业气象、渔业气象、保护地生产与气象、特色经济作物与气象等方面的研究得到广泛开展。⑤对外开放。为适应经济全球化的需求，中国农业气象工作者不仅研究国内的农业气象问题，也开始研究国际农业气象问题和国外农业气候资源的开发利用。农业气象领域也开展了“南南合作”，世界气象组织在南京信息工程大学设立了国际性的农业气象培训中心。⑥与发达国家的差距缩小。中国拥有世界上规模最大的农业气象业务系统与研究队伍，在农业气象为生产服务的内容与效果上，中国被公认为发展中国家中做得最好的。但长期以来中国在农业气象的基础理论研究上重视不够，与发达国家仍有较大差距。由于中国各地的气候与农业复杂多样，发展水平差异也较大，加上中国农业气象工作者长期具有深入生产的传统，使得中国具有世界上最丰富的农业气象服务实践，进入21世纪以来差距有所缩小。未来随着国家队基础研究的投入增加，中国在农业气象学领域将进一步赶超世界先进水平。

农业生产对象所处的外界环境，垂直尺度并不大。就植物而言，其上部边界最高不过几十米，下部边界深入土壤只限几米。此范围的环境条件与生物有机体相互联系相互制约，可看作一个系统：土壤-植物-大气系统。此系统内的状态和有关机制决定了植物的生长发育和产量形成（见图）。动物的参与形成新的系统。通过对此新系统的调节与控制，最终形成动物产量。在此系统中，太阳辐射、温度、水分、空气等气象因子既作为农业环境条件之一，影响农业生产；又为生物有机体的生长发育提供所必需的物质和能量，并通过影响自然环境中的其他因子间接地作用于农业。气象因子的不同组合对农业生产产生不同的影响。只有当这些因子的组合处于最优状态时，才能使农业产品获得最高的经济效益。反之，任何一个因子的不足或过量都对农业造成损害。“风调雨顺，五谷丰登；旱涝风冻，减产失收”，是中国古代对于气象与农业之间密切关系的概括。

土壤-植物-大气系统与植物生长发育和产量形成关系

农业生产也反过来影响气象条件。人们的生产活动是形成农业小气候的重要因子之一。很多农业气象灾害往往通过采取一定的农业措施得以减轻或防止。人类大规模地改造自然的工作，如大规模的水利建设、防护林带的营造等都会影响一定地区内的天气、气候状况。由农业技术措施造成的影响有时甚至可以大于邻近地区天气、气候的自然差别。

农业气象学的所有研究都围绕气象条件与农业系统的相互关系展开。

农业是以生物为对象和基本暴露在自然条件下进行的产业。环境条件，尤其是气象环境对农业生产有着极大的影响。有利气象环境对于农业生产是一种宝贵的自然资源和农业生物赖以生存发展的物质与能量基础；不利气象环境则构成胁迫或逆境，其中能明显造成农业损失的气象环境形成农业气象灾害。农业生物与其所处环境相互作用和制约，构成各类农业生态系统。农业气象学通过对气象环境与农业生态系统的相互关系的研究，寻求使农业生物与气象环境相互协调，以取得最佳经济效益与生态效益的技术途径：一方面是调节农业生物，以提高对气象环境的适应能力；另一方面是调节局部气象环境，使之适合农业生物健康生长发育的需要，以获得农业的高产、优质与高效。

农业系统包括农业生物、农业设施、农业生产环境与农业经营活动，气象条件对农业系统的各子系统都有着重要的影响。农业生物包括作物、林木、养殖动物和农用微生物，其中以植物为生产对象的种植业属第一性生产，是农业生态系统的基础。光照、温度、水分和二氧化碳等气象要素既是植物生存的必需因子和构建自身的物质、能量来源，也是其生长发育最重要的环境因素。矿质营养虽不属气象环境，但养分的转化与驯化及植物对其的吸收利用无不受到气象环境的巨大影响。上述要素以及氧气、气压等其他气象要素对于农业动物和微生物的生存和繁衍也具有重要影响。气象条件还对土壤、水文、地质和生物多样性等区域农业环境因素产生重要影响。各类气象要素的适宜范围和优化组合有利于农业生物的生长发育和繁殖，是农业高产、优质与高效的前提。气象因子的不同组合对农业生产产生不同的影响。只有当这些因子的组合处于最优状态时，才能使农业产品获得最高的经济效益。任何一个因子的不足或过量或因子间组合不良，都会对农业生产造成损害，超过农业生物的适应能力和农业经营者的减灾能力时，甚至会形成灾害，造成严重的经济损失。一地的气候条件能满足生长发育的要求，某种生物与品种才能成功引种和繁衍，反之会生长发育不良甚至死亡，但气候条件的相似也是农业有害生物侵入的必要条件。气象条件对于农事作业与农业工程的实施，对于农业设施的运行与安全也都有很大影响。气象环境对各类农业经营活动也有重要的影响，农业生产的合理布局必须以农业气候资源的高效利用和规避农业气象灾害为基本依据，农产品的贮藏、加工、运输、销售、贸易等都要注意利用有利的天气和气候，规避不利气象条件。随着世界经济的加速全球化，某一国家的气候波动与气象灾害也会通过农产品贸易影响到他国的农业生产与布局。

农业生物的生长发育和农业生产活动也对周围的气象环境产生一定影响。大规模的垦殖与造林、水利工程、保持水土、防沙治沙等人类活动具有调节改善局地气候的作用，但滥垦、过牧等不合理的人类活动对生态系统的破坏，也会使局地的气候恶化。种植业生产与土壤的培肥改良具有固碳增汇效应，能减缓全球气候变化；但植被与土壤的退化也会增加二氧化碳等温室气体的排放，草食动物养殖与稻田则被认为是主要的甲烷排放源。农业生产活动是形成农业小气候的重要因子，许多栽培与饲养管理技术的实质都是改善局部生境的小气候，很多农业气象灾害往往通过采取一定的小气候调节措施得以减轻或防止。在人工控制条件下，将局部气象要素及其组合调控到农业生物所要求的最佳状态，可以获得更高的产量、品质与经济效益。

农业生产与气象条件的相互作用以多种尺度交错进行，农业气象研究和服务针对不同对象也划分为不同尺度。全球气候决定大的生态系统类型，即大尺度，相应农业气象内容在空间上有农业气候带形成与分布、农业类型、结构及布局的气候问题等，在时间上有气候变化与波动对农业的影响与适应对策。全球气候所包含的地方气候决定动植物群落结构及生育状况，即中尺度，相应的农业气象内容有农作模式、种植制度与品种合理布局及农业气候区划。农业生物与生产场地所形成的小气候，即小尺度，相应内容有各类农业小气候、设施与技术措施的气象效应等。植物器官、组织与所贴近气层为微尺度，相应内容有微气象环境对生理活动的影响及调控技术。传统农业气象学研究以中小尺度为主。20世纪70年代以后，农业气象研究与服务扩展到应对全球气候变化的大尺度并深入到生理调控的微尺度。

见农业气象试验研究方法。

按农业生产对象，可分为作物气象、畜牧气象、林业气象、渔业气象、蚕业气象、养蜂气象等。按农业气象基本理论与应用可分为基础农业气象学、农业气候学、农业小气候学、农业地形气候、植物病虫气象学、农业气象业务、农业气象观测试验方法、农业气象减灾、农业适应气候变化等分支学科或研究领域。

基础农业气象学。鉴定农业生产对象和过程对气象条件的要求和反应，以及它们对气象环境的反馈作用，提出充分利用有利气象条件和应对不利气象条件的对策与技术。其中专门研究作物、林木、饲养动物、农用微生物等各类农业生物与气象环境相互关系的理论体系称为农业生物气象学，也是生物气象学的一个分支学科。

农业气候学。分析评价农业气候资源，编制农业气候区划，为发展农林牧渔各业、改革农作模式与种植制度、品种和引种合理布局、实施重大农业工程与生态治理等提供依据。其中，农业地形气候学研究对于山区与其他复杂地形发挥特色资源优势、发展多种经营、水土保持与生态建设具有重要意义。

农业气象减灾。研究农业气象灾害发生规律及防御措施，包括受害症状、为害机制、时空分布、演变规律、风险评估等，以确定受害指标，发布预报和预警，提出防灾减损和补救的对策，研发推广农业气象减灾技术。

农业应对气候变化。农业既具有固碳增汇的功能，同时也是重要的温室气体源。农业由于以生物为生产对象和主要在露天进行，因而是受气候变化影响最突出的敏感产业。通过检测分析研究农业源温室气体的产生、固定过程与动态变化规律，探索减源增汇的技术途径，为发展低碳农业提供依据；分析气候变化对农业的影响，提出趋利避害的适应对策，构建气候智慧型农业技术体系。

农业小气候学。实际直接影响农业生产的是所处的小气候环境，大气候的变化要通过小气候环境影响农业生产对象的生长发育及产量和品质，研究不同农田、林地、果园、畜舍、温室、鱼池等不同类型农业小气候的要素时空分布与物质、能量传输规律，为制定调节、改良与高效利用农业小气候的措施提供依据。

植物病虫气象学。研究植物病虫害等农业有害生物生长发育与气象条件的相互关系，鉴定有利和不利于植物病虫害发生发展的气象条件，与植物保护工作相配合，做好植物病虫害的测报和预防。创造有利于增强作物抗逆性、适应性与天敌生存繁衍，不利于有害生物生存繁衍的小气候条件，研发高效的植物病虫无公害防控技术。

农业气象业务系统。包括农业气象预报和农业气象情报。农业气象预报的内容包括农用天气、产量、品质、土壤水分、播种期、开花期、收获期及其他发育期的预报。农业气象情报的内容包括国家和地方各级发布的农业气象周报、旬报、月报、年报、墒情报、灾情报和其他专题报。应用遥感、地理信息系统、全球定位系统与计算机网络技术并与观测资料远程传输相结合，应用作物模式和其他农业气象模式，进行数值模拟建立的农业气象服务系统已成为气象部门为农业服务的主要形式。

农业气象观测仪器与试验研究方法。吸收现代信息技术与生物技术的先进方法与手段，不断提高农业气象观测、预测与服务的质量和试验研究的水平。

农业气象学是在大气科学与农业科学两大科学体系的交互融合的过程中发展起来，并逐步形成自己的学科体系。其中基础农业气象学、农业气候学和农业小气候学构成农业气象学科体系的理论基础，农业气象业务、农业气候资源利用、农业小气候调控、农业气象减灾、农业应对气候变化等是农业气象学为农业生产服务的主要手段和技术方法。按照农业生产的不同部门，又分别形成了作物气象学、林业气象学、畜牧气象学、水产气象学、植物病虫气象学等分支学科。随着农业气象研究的不断深入与为农业生产服务的实践日益丰富，农业生物气象学、农业地形气候学等新的分支学科正在涌现。