Med klimat menas de genomsnittliga fysiska förhållandena i atmosfären, temperatur, luftfuktighet, lufttryck, vind, nederbörd, atmosfäriska partiklar och flera olika meteorologiska element på en given ort eller region över längre tidsperioder. Det är dock inte enbart glidande medelvärden som studeras, utan även variansen av dessa samt omfattningen och frekven av extremvärden som analyseras. Medan meteorologer som arbetar med att göra väderprognoser studerar tidsspann på timmar, dagar och veckor, arbetar en klimatolog med mätserier under flera årtionden. Internationellt används ofta perioder på 30 år, under den tiden har cykliska variationer i årstider och tillfälliga variationer mellan åren jämnats ut.
Forskning om klimat kallas klimatologi och är en del av meteorologin. Paleoklimatologi studerar och beskriver antika klimat. Då direkta observationer av klimat inte finns tillgängliga före 1800-talet utläses paleoklimat från proxyvariabler som innehåller abiotiska bevis såsom sediment som hittas i flodbäddar och iskärnor, och biotiska bevis som trädringar och koraller. Klimatmodeller är matematiska modeller över tidigare, nuvarande och framtida klimat.