古氣候學（Paleoclimatology） 是研究古代地質時期氣候條件並試圖建立可靠的大氣過程模型的綜合科學。包含許多學科組成。古氣候的變遷則記錄呈現於地層、樹輪、冰層和珊瑚之中，記錄了地球長達46億年的歷史，古氣候學就是在地層等自然指標中估測某些重要的氣候因數，用以說明瞭地球氣候系統變遷幅度情況以及邊界條件，並藉此整理出影響氣候長短期變遷的主要及次要因素。