太阳辐射、大气环流，下垫面状况(如海、陆、植被)是气候形成的几个主要因子，然而，这些因子之间如何互相作用而形成一个地方的气候特征，尚待进一步研究；还有，由于人类活动使大气中的微量元素和污染物质含量的增加而对气候变化的影响，以及各种地球天文参数对气候的影响等。这些都使气候形成理论的研究变得极其复杂，至今还缺乏精确有效的理论模式。
气候学概论包括气候学一般原理、气候特征的时间和空间分布、演变及其分类等。人们常以气候要素的空间分布图和时间分布图、气候要素的综合关系图和各种气候统计图等记述某地点、某区域或全球范围的基本气候特征。某个地方的气候志是对该地多年气象资料整理和分析概括出的基本气候状况的资料。
物理气候学与动力气候学主要以动力学的理论和方法研究气候形成和气候变化的原因。主要内容包括：辐射平衡、热量平衡、水分循环以及大气中各种污染物质和微量元素等的变化与气候的关系。运用大型电子计算机进行气候模拟，是研究物理动力气候学的重要方法，这一新分支的出现，为气候学的理论研究开辟了新的前景。
天气气候学是研究多年间大气环流的一般状态及其变动的规律性。如：环流的分型及其出现的频率，天气系统的频率、强度和路径，大范围气候异常与大气环流的关系等问题。
应用气候学根据工农业生产和生活等各方面的特殊需要，研究它们同气候的相互关系，以及如何将气候知识广泛应用于各个方面。主要研究内容为：气候资源的利用，气候灾害的防御，大气环境的分析、评定和区划，以及各有关专业相应的气候问题。
此外，气候学还可按大气的分层分为：近地层气候学和平流层气候学等。
气候学同各门基础科学、技术科学及至社会科学间有着广泛的联系。无论是从理论还是从方法看，气候学和数学、物理学、化学、天文学、地学等基本学科以及大气科学各分支都有密切的关系。气候监测更需要应用各种技术科学。所以，气候学是同其他多种学科广泛联系的一门学科。
由于气候涉及到人类生活和生产的各个方面，从1972年以来，在国际上关于环境、粮食、水资源、沙漠化等一系列重要会议上，气候问题都占有显著地位。1979年世界气候大会提出了世界气候计划，使气候问题成为国际协作的重大课题，气候学成了日益活跃的学科，气候学的含义也正在不断发展，包括大气圈、水圈、冰雪圈、岩石圈和生物圈在内的气候系统的概念也正在形成。
虽然，当前气候学仍以大气为其主要研究对象，但其内容正在不断地丰富和充实，从大气科学的一个分支向着综合性的气候系统的学科发展。
其它大气科学分支学科
大气科学、气候学、物候学、古气候学、年轮气候学、大气化学、动力气象学、大气物理学、大气边界层物理、云和降水物理学、云和降水微物理学、云动力学、雷达气象学、无线电气象学、大气辐射学、大气光学、大气电学、平流层大气物理学、大气声学、天气学、热带气象学、极地气象学、卫星气象学、生物气象学、农业气象学、森林气象学、医疗气象学、水文气象学、建筑气象学、航海气象学、航空气象学、军事气象学、空气污染气象学