Studiet af atmosfæren og mere specifikt vejret, hvilket omfatter studier af ændringer i temperatur, vind, lufttryk og vanddamp.
I meteorologien er det især den nederste del af atmosfæren, troposfæren, som man interesserer sig for. Lagene højere oppe har kun en begrænset indflydelse på vejret nede ved Jordens overflade, for eksempel når der opstår orkaner og tornadoer.
I meteorologien forsøger man at forstå, hvordan forskellige processer og ændringer i atmosfæren skaber det vejr, vi oplever omkring os. I praksis bruges meteorologi til at forudsige vejret i den nærmeste fremtid. Klimatologi er på den anden side studiet af de mere langsigtede vejrmønstre, der karakteriserer et klima.
Meteorologer gør brug af en lang række metoder og observationer, der strækker sig lige fra simple, lokale temperaturmålinger til vejrsatellitter i kredsløb om Jorden. De indsamlede data bruges til computerberegninger i avancerede modeller, som kan forudsige vejret.
Eftersom de fleste samfund og vores aktiviteter påvirkes af vejret i et eller andet omfang, har præcise vejrudsigter stor værdi. Vejrudsigter bruges i skibsfarten, luftfarten, landbrug, fiskeri, turisme og på mange andre områder, der direkte eller indirekte er afhængige af vejret.
Verdens meteorologer udveksler vejrmålinger med hinanden gennem FN-netværket World Meteorological Organization, så der kan skabes mere nøjagtige modeller og vejrudsigter.