La climatologie historique, branche de la climatologie, est l'étude des changements historiques du climat et de leurs effets sur l'histoire humaine. Elle se distingue de la paléoclimatologie qui étudie ces changements sur des périodes précédant la Préhistoire.
Les sources primaires se trouvent parmi des enregistrements écrits comme les sagas, chroniques, histoire locale (journaux intimes, registres paroissiaux, repères de crues comme l'échelle du pont de la Tournelle), mais aussi des représentations picturales (peintures, dessins, ex-voto, art rupestre) et les enregistrements archéologiques. Elles permettant notamment par la phénologie de retracer les bans de vendange, l'apparition du sur les marchés urbains, ou de noter des évènements météorologiques (éruptions volcaniques, fréquence de tempêtes).
thumb|300px|Le Sahara durant la protohistoire, au Subboréal : la végétation était de type savane arborée et la faune, attestée par les restes fossiles et l'art rupestre, comprenait des autruches, des gazelles, des bovins, des éléphants, des girafes, des hippopotames, des crocodiles...
Les travaux archéologiques, sédimentologiques et palynologiquess sont les sources les plus fiables pour la protohistoire, mais les évolutions, graduelles ou subites, du climat peuvent aussi être documentées par la glaciologie, l'art rupestre ou par l'étude comparée des mythologies.
L'invention de l'écriture rend théoriquement possible l'enregistrement des variations climatiques par les chroniqueurs. De l'Antiquité ancienne à l'an mille, des données historiques écrites ont existé dans plusieurs régions du monde. Des données météorologiques étaient par exemple présentes dans certaines archives (des prêtres romains par exemple), mais celles-ci ont presque toutes disparu jusqu'à l'époque carolingienne, hormis des exemples particuliers ou diffus que des historiens cherchent à rassembler en séries.
Elles sont de deux types :
Sources narratives annales, chroniques répertoriant ou évoquant des saisons inhabituellement chaudes, froides, sèches ou humides, des tempêtes inondations.