Klimatologija je znanstvena studija klime, koja se definira kao srednji vremenski uvjeti u određenom vremenskom razdoblju. Grana studija u okviru atmosferskih znanosti, također uzima u obzir varijable i prosjeke kratkoročnih i dugoročnih vremenskih uvjeta. Klimatologija se razlikuje od meteorologije i može se podijeliti na različita područja proučavanja.
Mogu se primijeniti različiti pristupi ovom području, uključujući paleoklimatologiju, koja se usredotočuje na proučavanje klime tijekom postojanja Zemlje ispitivanjem zapisa o godovima drveća, stijenama i sedimentima te ledenim jezgrama. Povijesna klimatologija usredotočuje se prvenstveno na klimatske promjene kroz povijest i učinke klime na ljude i događaje tijekom vremena.
Iako su i klimatologija i meteorologija područja studija koja se smatraju granama sličnih područja studija, klimatologija se razlikuje od meteorologije jer je njezin fokus na prosjecima vremenskih i klimatskih uvjeta tijekom dugog vremenskog razdoblja. Meteorologija se više usredotočuje na trenutne vremenske uvjete kao što su vlažnost, tlak zraka i temperature te predviđanje kratkoročnih vremenskih uvjeta koji dolaze.
Klimatologija i meteorologija mogu se koristiti zajedno, posebno u vremenskim centrima koji stvaraju osnovne modele za promatranje većih vremenskih obrazaca koji se razvijaju i mijenjaju kao što su uragani i tropske oluje. Međutim, klimatologija se također usredotočuje na to kako se klimatske promjene događaju i kako te promjene mogu utjecati na buduće uvjete. Ona i druge grane znanosti o atmosferi ili okolišu studiraju se na brojnim četverogodišnjim sveučilištima. Klimatolog je ime koje se daje osobi koja je opsežno proučavala ovu temu.
Klimatolozi rade na raznim mjestima za razne organizacije. U većini slučajeva, smatra se istraživačkim poljem i ljudi u ovom području mogu raditi i u biologiji, zoologiji ili područjima okoliša. Klimatologija je važna u svim tim područjima jer dugoročne promjene klime mogu utjecati na budućnost proizvodnje usjeva, energije, životinja, pa čak i ljudi.