隨著生產的發展，科學技術的進步人類已逐步掌握氣候的分佈和變化規律，在合理利用氣候資源、有效防禦氣象災害等方面取得成就，並開始在改善氣候方面作出努力，氣候學的研究也有了長足的發展，並形成物理氣候學、天氣氣候學、綜合氣候學、應用氣候學、衛星氣候學、年輪氣候學等分支學科。

氣候學包括一般原理、氣候特徵的時間和空間分佈、演變及其分類等。人們常以氣候要素的空間分佈圖和時間分佈圖、氣候要素的綜合關係圖和各種氣候統計圖等記述某地點、某區域或全球範圍的基本氣候特徵。某個地方的氣候志是對該地多年氣象資料整理和分析概括出的基本氣候狀況的資料。研究氣候形成、分佈、變化及其與人類活動相互關係的學科。是氣象學與自然地理學的邊緣學科。主要研究氣候的形成、氣候要素的時空分佈；區域氣候的特徵；氣候變化的規律；氣候形成諸要素間的相互影響及如何合理開發、利用氣候資源，減少或減輕氣候災害；避免人類活動對大氣環境造成不良後果等。按研究尺度分為大氣候學、中氣候學和小氣候學；按研究時段的長短，分為地質時期氣候學、歷史時期氣候學和近代氣候學；按所用原理和方法分為物理氣候學、天氣氣候學、動力氣候學等。此外，根據氣候學在國民經濟建設中的應用，結合各相應專業的特點，形成各應用氣候學的分支，如農業氣候學、林業氣候學、建築氣候學、醫療氣候學、航海氣候學、航空氣候學等。

幾千年前，人們對氣候現象已有記載。氣象觀測儀器發明後，氣候學迅速發展。至19世紀後期，人們對氣候形成、氣候要素的區域分佈及氣候分類有了初步認識。20世紀初開始從描述階段轉向理論方面的研究，同時應用氣候學受到更多的重視。20世紀40年代，隨著觀測範圍的擴大和觀測專案的增加，如輻射觀測、探空、海洋探測及為特殊研究目的而進行的大型觀測等，尤其是氣象衛星的應用，填補了沙漠、高原、海洋等地區的氣候資料；大型快速計算機的使用，使氣候學的研究進入蓬勃發展的新時期。用數值模擬方法研究人類活動對氣候的影響，重建古氣候的研究，探討預報氣候的可能性及氣候成因，氣候變化的理論研究，均使氣候學的研究進入更精確的理論分析階段。70年代以來，全球性的氣候異常引起人們普遍關注，在有關環境、糧食、水資源和沙漠化等的國際會議上，氣候問題都被擺到了重要的地位。包括大氣圈、水圈、冰雪圈、岩石圈和生物圈在內的氣候系統的概念正在形成，氣候學正朝著綜合性的學科方向發展。