Science étudiant le climat en tant que système et plus particulièrement les changements climatiques et leurs causes, en utilisant les données de la météorologie. L'histoire du climat s'est imposée comme discipline particulière dans le dernier quart du XXe s. Son principal représentant en Suisse est Christian Pfister.
Un intérêt sérieux pour le climat existe depuis le XVIe s. A Zurich, le prévôt Johannes Haller prit des notes quotidiennes de 1547 à 1575 et Johann Jakob Scheuchzer mesura dès 1708 la température, les précipitations et la pression atmosphérique. Firent de même Johann Jakob d'Annone à Bâle de 1755 à 1803, des Genevois dès 1760 et 1778, puis les moines du Grand-Saint-Bernard (avec l'aide de l'observatoire de Genève) dès 1817.
La Société économique de Berne établit en 1760 un premier réseau de dix stations de mesure. L'observatoire de Genève et la station du Saint-Gothard, gérée par les moines de l'hospice, faisaient partie du réseau international (en fonction de 1781 à l'invasion française de 1793) de la Societas Meteorologica Palatina, fondée par l'électeur palatin Charles-Théodore. La Société helvétique des sciences naturelles créa en 1863 un premier réseau national, repris en 1881 par l'Institut central suisse de météorologie à Zurich (fondé en 1880, aujourd'hui MétéoSuisse). On nota dès lors matin, midi et soir, selon les conventions internationales, les résultats d'observations oculaires et instrumentales. Ce réseau comprendra 80 à 120 stations, que complèteront au XXe s. quelque 350 stations de mesure des précipitations et 20-30 stations liées au trafic aérien (pour le vol à vue); depuis 1978, il est en grande partie remplacé par un réseau automatique (dit "Anetz") d'environ 70 stations qui donne des moyennes exactes à partir de mesures continues, au lieu de moyennes approchées basées sur les seules valeurs diurnes. Pendant la Deuxième Guerre mondiale débutèrent à Payerne les lancements quotidiens de radiosondes au moyen de ballons. Le service météorologique de l'aéroport de Zurich-Kloten reçut ses premières images radar en 1956. D'autres réseaux effectuent depuis 1950 des mesures de biométéorologie (phénologie, dispersion des pollens et des spores, concentration en allergènes). Un réseau automatique complémentaire ("Enet"), géré par l'Institut fédéral pour l'étude de la neige et des avalanches à Davos, recueille depuis 1991 des données sur le vent, la température et la neige.
En complément des observations climatiques qu'il publie depuis 1864 dans ses annales, l'Institut suisse de météorologie a fait paraître trente cahiers (1959-1988) qui présentent les valeurs moyennes des périodes 1901-1930, 1931-1960 et 1901-1960, puis quatre volumes sur 1961-1990. Les principales contributions à la climatologie de la Suisse proviennent des instituts météorologiques ou géographiques de Bâle (Max Bider, Walter Schüepp, Charlotte Urfer), Berne (Eduard Brückner, Rudolf Wolf, Heinrich Wild), Locarno-Monti (Flavio Ambrosetti, Eleno Zenone), Zurich (Gian Gensler, Walter Kirchhofer, Fritz Mäder, Bernard Primault, Max Schüepp, Heinrich Uttinger), ainsi que de Max Bouët pour la Suisse romande. La climatologie moderne s'intéresse en particulier aux influences que les activités humaines peuvent exercer à travers la pollution atmosphérique et la production de gaz à effet de serre (cause de réchauffement); elle se préoccupe aussi des risques climatiques (Environnement) et propose de mieux les prendre en compte afin de limiter les conséquences néfastes des anomalies et catastrophes naturelles.