氣象學是大氣科學（包括大氣化學和物理學）的一個分支，主要側重于天氣預報。 氣象學的研究可以追溯到幾千年前，盡管氣象學的重大進步直到 18 世紀才開始。 19 世紀，在廣大地區形成天氣觀測網絡后，該領域取得了一定進展。 先前的天氣預測嘗試依賴于歷史數據。 直到物理學定律被闡明之后，尤其是在 20 世紀下半葉計算機的發展（允許自動求解大量建模方程式）之后，天氣預報才取得重大突破 . 天氣預報的一個重要分支是海洋天氣預報，因為它關系到海上和沿海安全，其中天氣影響還包括大氣與大片水域的相互作用。

氣象現象是由氣象科學解釋的可觀察到的天氣事件。 氣象現象是通過地球大氣層的變量來描述和量化的：溫度、氣壓、水蒸氣、質量流量，以及這些變量的變化和相互作用，以及它們如何隨時間變化。 不同的空間尺度用于描述和預測局地、區域和全球層面的天氣。

氣象學、氣候學、大氣物理學和大氣化學是大氣科學的分支學科。 氣象學與水文學構成了水文氣象學的交叉學科。 地球大氣層與其海洋之間的相互作用是耦合的海洋-大氣系統的一部分。

氣象學一詞來自古希臘語 μετ?ωρο? metéōros（流星）和 -λογ?α -logia (-(o)logy)，意思是對高空事物的研究。

早期預測天氣的嘗試通常與預言和xxx有關，有時還基于占星術的想法。 根據年度周期預測降雨和洪水的能力顯然至少從農業定居時代開始就被人類使用了，如果不是更早的話。 早期預測天氣的方法是基于占星術并由牧師實踐。 早在公元前 3500 年，埃及人就有了造雨儀式。

古印度奧義書提到了云和季節。 Samaveda 提到當注意到某些現象時要進行的犧牲。 Varāhamihira 的經典著作 Brihatsamhita 寫于公元 500 年左右，提供了天氣觀測的證據。

巴比倫泥板上的楔形文字銘文包括雷和雨之間的關聯。 迦勒底人區分了 22° 和 46° 暈。

古希臘人是最早提出天氣理論的人。 許多自然哲學家研究天氣。 然而，由于沒有氣象儀器，調查主要是定性的，只能通過更一般的理論推測來判斷。 希羅多德說泰勒斯預言了公元前 585 年的日食。 他研究了巴比倫的春分表。 根據塞內卡的說法，他給出的解釋是，尼羅河每年泛濫的原因是北風阻礙了它沿海而下。 阿那克西曼德和阿那克西美尼認為雷電是空氣撞擊云層，從而點燃了火焰。 早期的氣象學理論普遍認為大氣中存在一種類似火的物質。 阿那克西曼德將風定義為空氣的流動，但這幾個世紀以來并未被普遍接受。 解釋夏季冰雹的理論最早是由阿那克薩哥拉斯提出的。 他觀察到氣溫隨著高度的增加而降低，云中含有水分。 他還指出，熱量會導致物體上升，因此夏日的熱量會將云層xxx到水分會結冰的高度。

Empledocles 提出了季節變化的理論。 他認為大氣中火與水是對立的，火占優勢就是夏天，水占優勢就是冬天。 德謨克利特還寫過尼羅河泛濫的事。 他說，在夏至期間，世界北部地區的積雪融化了。 這會導致水蒸氣形成云，當被北風吹到尼羅河時會引起風暴，從而填滿湖泊和尼羅河。 希波克拉底探究了天氣對健康的影響。 根據普林尼的說法，Eudoxus 聲稱惡劣的天氣會在四年后出現。

這些早期觀察將構成亞里士多德寫于公元前 350 年的《氣象學》的基礎。 亞里士多德被認為是氣象學的創始人。