Klimatologija je znanstvena študija podnebja, ki je opredeljena kot povprečne vremenske razmere v določenem časovnem obdobju. Veja študija v okviru atmosferskih znanosti, upošteva tudi spremenljivke in povprečja kratkoročnih in dolgoročnih vremenskih razmer. Klimatologija se razlikuje od meteorologije in jo lahko razdelimo na različna področja študija.
Na to področje je mogoče uporabiti različne pristope, vključno s paleoklimatologijo, ki se osredotoča na preučevanje podnebja v času obstoja Zemlje s preučevanjem zapisov drevesnih obročev, kamnin in usedlin ter ledenih jeder. Zgodovinska klimatologija se osredotoča predvsem na podnebne spremembe skozi zgodovino in vplive podnebja na ljudi in dogodke skozi čas.
Čeprav sta tako klimatologija kot meteorologija študijski področji, ki se štejeta za veje podobnih študijskih področij, se klimatologija razlikuje od meteorologije, ker se osredotoča na povprečja vremenskih in podnebnih razmer v daljšem časovnem obdobju. Meteorologija se bolj osredotoča na trenutne vremenske razmere, kot so vlažnost, zračni tlak in temperature, ter na napovedovanje kratkoročnih vremenskih razmer, ki prihajajo.
Klimatologija in meteorologija se lahko uporabljata v povezavi med seboj, zlasti v vremenskih centrih, ki ustvarjajo osnovne modele za opazovanje večjih, razvijajočih se in spreminjajočih se vremenskih vzorcev, kot so orkani in tropske nevihte. Klimatologija pa se osredotoča tudi na to, kako se podnebne spremembe pojavljajo in kako lahko te spremembe vplivajo na prihodnje razmere. To in druge veje atmosferske ali okoljske znanosti študirajo na številnih štiriletnih univerzah. Klimatolog je ime osebe, ki je obširno preučevala to temo.
Klimatologi delajo na različnih lokacijah za različne organizacije. V večini primerov se šteje za raziskovalno področje in ljudje na tem področju lahko delajo tudi na področju biologije, zoologije ali okolja. Klimatologija je pomembna na vseh teh področjih, saj lahko dolgoročne spremembe podnebja vplivajo na prihodnost rastlinske pridelave, energije, živali in celo ljudi.