Meteorologi er den tverrfaglige vitenskapen om jordas atmosfære. Meteorologer observerer værfenomen gjennom målestasjoner på bakken, radar, fly eller satellitter og forklarer atmosfærens tilstand ved hjelp av matematiske modeller. Meteorologi har sin viktigste praktiske anvendelse i værvarsel, hvor nylige observasjoner mates inn i de matematiske modellene for å forutsi vær for kommende dager. En person som jobber profesjonelt med meteorologi har yrkestittelen meteorolog.
Selv om mennesker til alle tider har forsøkt å forklare værfenomen, var det først da kommunikasjonsteknologi gjorde det praktisk å utveksle værmålinger at faget ble vitenskapeliggjort. På tidlig 1900-tall ble mange av metodene som gjorde det mulig å forstå og forutsi været utviklet, men det var først ved utviklingen av datateknologi i andre halvdel av 1900-tallet at det ble regnekraft nok til gjøre avanserte simuleringer av været.
Ordet meteorologi er sammensatt av gresk μετέωρος (meteoros), «i luft» og λόγος (logos), «fornuft». I år 350 f.Kr. skrev Aristoteles den første læreboken om meteorologi, Meteorologika, og dermed var grekerne de første som gjorde meteorologi til vitenskap.