O foco de estudo da meteorologia é a investigação dos fenômenos observáveis relacionados com a atmosfera. Os eventos atmosféricos que são observáveis somente em um amplo período de tempo são o foco de estudo da climatologia. Os fenômenos meteorológicos estão relacionados com variáveis que existem na atmosfera, que são principalmente a temperatura, a pressão atmosférica e a umidade do ar, suas relações e as suas variações com o passar do tempo. A maior parte dos eventos meteorológicos ocorre na troposfera, a camada mais baixa da atmosfera terrestre, e podem afetar o planeta Terra como um todo ou afetar apenas uma pequena região, e para isso a meteorologia é subdividida para melhor estudar os eventos meteorológicos em escala global, ou eventos estritamente locais.
A meteorologia faz parte de um conjunto de ciências atmosféricas. Faz parte deste conjunto a climatologia, a física atmosférica, que visa às aplicações da física na atmosfera, e a química atmosférica, que estuda os efeitos das reações químicas decorrentes na atmosfera. A própria meteorologia pode se tornar uma ciência interdisciplinar quando se funde, por exemplo, com a hidrologia, tornando-se a hidrometeorologia, que estuda o comportamento das chuvas numa determinada região, ou pode se fundir com a oceanografia, tornando-se a meteorologia marítima, que visa ao estudo da relação dos oceanos com a atmosfera.