जलवायु विज्ञान जलवायु का वैज्ञानिक अध्ययन है, जिसे वैज्ञानिक रूप से समय की अवधि में मौसम की स्थिति के रूप में परिभाषित किया जाता है। अध्ययन के इस आधुनिक क्षेत्र को वायुमंडलीय विज्ञान की एक शाखा और भौतिक भूगोल का एक उपक्षेत्र माना जाता है, जो पृथ्वी विज्ञान में से एक है। जलवायु विज्ञान में वर्तमान में समुद्र विज्ञान और जैव-भू-रसायन विज्ञान के पहलू शामिल हैं।
जलवायु विज्ञानी जिन प्राथमिक विधियों पर भरोसा करते हैं उनमें मौसम संबंधी विश्लेषण और जलवायु का निर्धारण करने वाले भौतिक नियमों का मॉडलिंग शामिल है। जलवायु विविधता का अध्ययन, जलवायु परिवर्तन के तंत्र और आधुनिक जलवायु परिवर्तन मुख्य शोध विषयों में से हैं। जलवायु के बुनियादी ज्ञान का उपयोग अल्पकालिक मौसम पूर्वानुमान के लिए किया जा सकता है, उदाहरण के लिए दक्षिणी दोलन (ईएनएसओ), मैडेन जूलियन ऑसिलेशन (एमजेओ), उत्तरी अटलांटिक दोलन (एनएओ), आर्कटिक ऑसिलेशन (एओ) और महासागर डेकाडल जैसे जलवायु चक्रों में। ऑसिलेशन पैसिफिक ओशन ऑसिलेशन (पीडीओ), और पैसिफिक इंटरडेकैडल ऑसिलेशन (आईपीओ)।
जलवायु मॉडल का उपयोग कई उद्देश्यों के लिए किया जाता है, जिसमें मौसम और जलवायु प्रणाली के कीनेमेटिक्स का अध्ययन करने से लेकर दीर्घकालिक जलवायु परिवर्तन, उनके संबंध और पर्यावरण, महासागरों, पौधों, पशु उत्पादन, मानव स्वास्थ्य, जनसंख्या वितरण, वास्तुकला पर प्रभाव की भविष्यवाणी करना शामिल है। उद्योग, हवाई परिवहन, समुद्री नेविगेशन और अन्य मामले जो ग्रह पर विभिन्न जीवों के जीवन को प्रभावित करते हैं।
मौसम को समय की अवधि में वातावरण की स्थिति के रूप में परिभाषित किया जाता है, जबकि जलवायु एक विस्तारित या अनिश्चित अवधि में वातावरण की स्थिति से संबंधित है।