การพยากรณ์อากาศ คือการประยุกต์วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีเพื่อคาดการณ์สภาพบรรยากาศ ณ ตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่ง โดยมนุษย์พยายามทำอย่างไม่เป็นทางการมานานหลายพันปี และเริ่มเป็นทางการในคริสต์ศตวรรษที่ 19 วิธีการหลักมี 3 แบบ ได้แก่ วิธีแนวโน้ม (ใช้ทิศทางและความเร็วของระบบอากาศ) วิธีภูมิอากาศ (ใช้ค่าเฉลี่ยสถิติหลายปี) และวิธีคอมพิวเตอร์ (ใช้แบบจำลองเชิงตัวเลขที่ซับซ้อน) ซึ่งแต่ละวิธีมีข้อจำกัด เช่น แบบจำลองไม่ละเอียดเท่าธรรมชาติจริง ดังนั้นนักพยากรณ์จึงมักใช้หลายวิธีร่วมกันเพื่อความแม่นยำสูงสุด

ในเชิงประวัติศาสตร์ ชาวบาบีโลนใน 650 ปีก่อนคริสตกาล ใช้ลักษณะเมฆและโหราศาสตร์ในการพยากรณ์ ต่อมา อริสโตเติล ในปี 340 ปีก่อนคริสตกาล ได้เขียนหนังสือ Meteorologica อธิบายรูปแบบอากาศ ซึ่งเป็นรากฐานสำคัญของการศึกษาอุตุนิยมวิทยาในเวลาต่อมา การพยากรณ์อากาศจึงเป็นทั้งศาสตร์และศิลป์ที่ผสมผสานข้อมูลเชิงปริมาณกับความเข้าใจธรรมชาติ เพื่อช่วยวางแผนชีวิตและกิจกรรมของมนุษย์ในทุกวันนี้