Klimatologia on tieteellinen tutkimus ilmastosta, joka määritellään keskimääräisiksi sääolosuhteiksi tietyn ajanjakson aikana. Se on ilmastotieteiden oppiala, ja siinä otetaan huomioon myös lyhyen ja pitkän aikavälin sääolosuhteiden muuttujat ja keskiarvot. Ilmasto on eri asia kuin meteorologia ja se voidaan jakaa eri tutkimusalueisiin.
Tällä alalla voidaan käyttää erilaisia lähestymistapoja, mukaan lukien paleoklimatologia, joka keskittyy ilmaston tutkimiseen maapallon olemassaolon aikana tutkimalla puurenkaiden, kivien ja sedimenttien sekä jääytimien tietoja. Historiallinen ilmastotutkimus keskittyy pääasiassa ilmastonmuutoksiin kautta historian ja ilmaston vaikutuksiin ihmisiin ja tapahtumiin ajan mittaan.
Vaikka sekä ilmasto- että meteorologia ovat tutkimusalueita, joita pidetään samanlaisten tutkimusalueiden haaroina, ilmasto eroaa meteorologiasta, koska siinä keskitytään sää- ja ilmasto -olosuhteiden keskiarvoihin pitkällä aikavälillä. Meteorologia keskittyy enemmän nykyisiin sääolosuhteisiin, kuten kosteuteen, ilmanpaineeseen ja lämpötiloihin, sekä tulevien lyhytaikaisten sääolosuhteiden ennustamiseen.
Ilmasto- ja meteorologiaa voidaan käyttää yhdessä, erityisesti sääkeskuksissa, jotka luovat perusmalleja suurempien, kehittyvien ja muuttuvien säämallien, kuten hurrikaanien ja trooppisten myrskyjen, seuraamiseen. Ilmastotiede keskittyy kuitenkin myös siihen, miten ilmastonmuutokset tapahtuvat ja miten muutokset voivat vaikuttaa tuleviin olosuhteisiin. Sitä ja muita ilmakehän tai ympäristötieteen aloja tutkitaan lukuisissa nelivuotisissa yliopistoissa. Ilmastotieteilijä on nimi, joka annetaan henkilölle, joka on tutkinut tätä aihetta laajasti.
Ilmastoasiantuntijat työskentelevät eri paikoissa eri organisaatioille. Useimmissa tapauksissa sitä pidetään tutkimusalueena, ja tämän alan ihmiset voivat työskennellä myös biologian, eläintieteen tai ympäristön aloilla. Ilmastotiede on tärkeä kaikilla näillä aloilla, koska pitkäaikaiset ilmastonmuutokset voivat vaikuttaa kasvintuotannon, energian, eläinten ja jopa ihmisten tulevaisuuteen.