天气预报只是现代气象学中天气学的一个分支学科。气象学包括大气探测、气候学、天气学等。中国古代的天气预报，方法大致有四种：一、根据农村谚语作预报；二、理论预报；三、测量湿度作预报；四、观察天象、气象、土石和动物情状作预报。最常用的是第一及第四两项。最早将天气谚语汇集成书的是东汉崔实的《农家谚》。测量湿度作天气预报，从汉代至宋代都有。观察天象、气象、土石和动物情状作天气预报的历史悠久，从《诗经》、《孙子》，汉代《风角要诀》、《淮南子》、《论衡》，晋代《庐山记》、《晋书‧天文志》，唐代《相雨书》，宋代《谈苑》、《泊宅编》、《续博物志》，明代《便民图纂》、《武备志》、《农政全书》，清代《管窥辑要》等都有记载。

古代气象要素指气温、湿度、风、云、降水、虹、霓、晕、华等。古代气象学没有这么多分支学科，它的主要内容是：一、对各种气象因素的认识；二、气候学；三、天气预报；四、物候学。商代甲骨文中已有风、云、虹、雨、雪、霾、霞、雷暴、雹暴等气象记载；战国时《黄帝内经》已指出气温随高度和风向的不同而变化；西汉已发明天平式土炭湿度计，测风器已有观俔、铜凤凰和相风鸟三种。《周礼》中有观测“十辉”的专职。

九九歌是中国古代对气候的认识，主要指对季节性出现的物候现象的认识，它不仅有季节性，还有地域性差异。战国时《尚书‧尧典》提到一年可分四季。《逸周书‧时训解》将一年分为七十二候。西汉《淮南子‧天文训》正式确定二十四个节气名称。东汉《风俗通义》、西晋《风土记》都已提到长江中下游的重要气候现象梅雨和信风。东晋《法显传》提到利用信风航海。南朝《荆楚岁时记》提到冬九九，数九寒天由此而来。

宋代陆游的《鸟啼》诗，反映了中国古代物候历如何指导农民生产。诗曰：“野人无历日，鸟啼知四时。二月闻子规，春耕不可迟。三月闻黄鹂，幼妇悯蚕饥。四月鸣布谷，家家蚕上簇。……”中国物候历最早的是《夏小正》，以后《吕氏春秋》、《逸周书》、《魏书》、《隋书》及以下各代史书中均有物候历。南宋吕祖谦的《庚子辛丑日记》记有每天的物候。它记录了浙江金华地区一年零七个月内二十多种植物的开花期和第一次听到春禽、秋虫鸣叫的时间。这是世界上现存最早的记录每天实际观察物候的著作。