علم المناخ هو الدراسة العلمية للمناخ، وهو ما يُعرّف علميًا بأحوال الطقس عبر فترة من الزمن. يُعتبر هذا المجال الحديث للدراسة أحد فروع علوم الغلاف الجوي وحقلَا فرعيًا من الجغرافيا الفيزيائية، وهي أحد علوم الأرض. يشمل علم المناخ حاليًا جوانب علم المحيطات والكيمياء الجغرافية الحيوية.
تشمل الأساليب الأساسية التي يعتمد عليها علماء المناخ تحليل الأرصاد ونمذجة القوانين الفيزيائية التي تحدد المناخ. تُعتبر دراسة تنوع المناخ وآليات التغيرات المناخية والتغير المناخي الحديث من الموضوعات البحثية الأساسية. يمكن استخدام المعرفة الأساسية بالمناخ في التنبؤ بالطقس على المدى القصير، على سبيل المثال في الدورات المناخية مثل التذبذب الجنوبي (ENSO)، وتذبذب مادن جوليان (MJO)، وتذبذب شمال المحيط الأطلسي (NAO)، وتذبذب القطب الشمالي (AO)، والتذبذب العقدي للمحيط الهادئ (PDO)، والتذبذب بين العقدي للمحيط الهادئ (IPO).
تُستخدم النماذج المناخية في العديد من الأغراض بدءًا من دراسة حركيات نظام الطقس والمناخ وللتنبؤ بالتغيرات المناخية على المدى الطويل، وعلاقتها وتأثيرها على البيئة والمحيطات والنباتات والإنتاج الحيواني والصحة البشرية والتوزيع السكاني والعمارة والصناعة وطرق النقل الجوية والملاحة البحرية وغيرها من الأمور التي تؤثر على حياة مختلف الكائنات على الأرض.
يُعرف الطقس بأنه حالة الغلاف الجوي عبر فترة من الزمن، بينما يتعامل المناخ مع حالة الغلاف الجوي عبر فترة ممتدة أو غير محددة من الزمن.