Ledene jezgre su cilindrični uzorci leda uklonjeni s ledenih ploča i ledenjaka. Budući da se ledene jezgre uzimaju iz regija koje ostaju zaleđene tijekom cijele godine, one sadrže detaljne informacije o povijesti Zemljine klime, za one koji znaju kako tražiti. Paleoklimatolozi često opsežno proučavaju ledene jezgre kako bi prikupili podatke o glavnim klimatskim događajima i sastavili uzorke u meteorološkoj povijesti Zemlje. Ledene jezgre mogu se pronaći u skladištima u brojnim istraživačkim ustanovama i arhivima.
Kako bi uzeli uzorak jezgre iz leda, istraživači moraju pronaći područje sa značajnim naslagama leda, idealno područje u kojem je led prisutan tisućama godina. Polarne ledene kape su glavno mjesto za uzimanje ledenih jezgri, kao i neki trajni ledenjaci. Istraživači buše u led specijaliziranom opremom, koristeći tekućinu za održavanje tlaka kako se rupa ne uruši, te iz rupe vade uzorke leda i pakiraju ih za daljnje proučavanje.
S tim se uzorcima mora postupati pažljivo, kako bi se osiguralo da nisu kontaminirani suvremenom klimom. Budući da jezgre leda često doživljavaju radikalne promjene tlaka kada se izvlače na površinu, istraživači im najprije moraju dopustiti da se “opuste” na ekstremno niskim temperaturama kako se ne bi razbili. Jezgre leda u svakom trenutku moraju biti pažljivo čiste, a kada su jezgre konačno spremne za proučavanje, njima se rukuje u čistoj prostoriji kako bi se smanjio rizik od kontaminacije.
Gledano u presjeku, ledena jezgra ima niz slojeva koji predstavljaju desetljeća snježnih padalina. Svaki sloj se može koristiti za prikupljanje informacija o klimi te godine. Led može uhvatiti čestice materijala kao što su zagađivači i pepeo, zajedno s radioaktivnim izotopima i različitim razinama otopljenih kemikalija. Koristeći ledene jezgre, istraživači mogu vidjeti kakve su razine kisika i ugljičnog dioksida bile povijesno. Oni također mogu pronaći tragove poput peludi i prašine u ledenim jezgrama koji bi se mogli koristiti za procjenu preovlađujućeg smjera vjetra u bilo kojoj godini i da saznaju više o tome što se događa na drugim dijelovima Zemlje.
Prilikom ispitivanja ledenih jezgri, jedno od ključnih pitanja je točna datacija. Bez čvrstog datuma za rad, podaci nisu od velike pomoći. Datiranje se može postići fizičkim prebrojavanjem stražnjih slojeva, slično kao s godovima drveća. To se također može učiniti analizom razina izotopa u ledu i usporedbom razina s poznatim uzorcima leda ili traženjem ključnih slojeva u ledu koji bi se mogli koristiti za ekstrapolaciju. Na primjer, kada je Krakatoa eruptirala 1883. godine, raznijela je vulkanski pepeo po cijelom svijetu, ostavljajući tragove u ledenim jezgrama iz tog doba.