研究農業與氣象條件之間相互關系及其規律的科學，它既是應用氣象學的一個分支，又是農學的一門基礎學科。農業主要是在自然條件下進行的生產活動。光、熱、水、氣的某種組合對某項生產有利，形成有效的農業自然資源；另一種不同的組合對農業生產有害，構成農業自然災害。農業氣象學的基本任務就在于研究這些農業自然資源和農業自然災害的時空分布規律，為農業的區劃和規劃、作物的合理布局、人工調節小氣候和農作物的栽培管理等服務，還開展農業氣象預報和情報服務，對農業生產提供咨詢和建議，以合理利用氣候資源，規避不利氣象因素，采取適當的農業措施，促進農業豐產，降低成本，提高經濟效益。

人類從狩獵、采集過渡到種植業以后，便逐步積累氣象條件對農業生產影響的知識。中國早在春秋時代己知用土圭測日影的辦法定季節，有了春分、秋分、夏至、冬至四個節氣。在《詩經·豳風·七月》中已經有“四月秀葽，五月鳴蜩”，“八月剝棗，十月獲稻”的物候記載。西漢初的《淮南子·天文訓》一書中已有二十四節氣的全部名稱?！兑葜軙r訓解》中將一年分為七十二候，每個節氣為3候，每候5天，各有一相應的物候現象。這是中國最早形成的結合天文、氣象、物候知識指導農事活動的歷法。這可看作古代農業氣象學的萌芽。溫度表的發明并用于氣象學和生物學研究之后，開始了植物生長發育與氣象條件定量關系的觀察研究。隨著氣象觀測網的建立，逐步開展了氣候與農業關系的研究。農業氣象學一方面作為生態學的重要組成部分，通過定量觀測研究植物(或動物)生長發育與環境氣象因子的關系而發展起來。如1735年著名的列氏溫度表創始人R.A.F.de列奧米爾發現可用積溫來衡量植物的生長速度，這一學說至今仍是農業氣象學的一個重要基礎理論。另一方面農業氣象學又是作為地理氣候學的一個重要分支而發展起來。如：俄國的A.N.沃耶伊科夫、奧地利的A.蘇潘、德國的W.柯本、中國的竺可楨等人，對植被、動物、土壤與氣候的關系以及地區分布進行了研究，為農業氣候學和農業物候學的發展開辟了道路。但是農業氣象學形成一門完整的獨立的學科并進行系統的研究則只是20世紀30～40年代以來的事。第二次世界大戰之后，由于人口增長對糧食需求的壓力，加之氣候異常引起糧食生產的巨大波動使各國政府對糧食生產極為關切，因之農業氣象學在世界范圍內受到重視，在農業科學和大氣科學迅速發展的同時，農業氣象學也得到相應的迅速發展。國際氣象組織于1913年成立了農業氣象學委員會(CAgM)，至1983年已開過8屆會議。中國在1953年開始了系統的農業氣象研究和業務工作。

現代農業氣象學的主要研究領域有：作物氣象、畜牧氣象、林業氣象、病蟲害氣象、農業氣候、農田小氣候和小氣候改良、農業氣象預報、農業氣象觀測和儀器等。