La forma más exacta de recopilar datos de climatología (temperatura, humedad, precipitación, etc.) es la de la medición de los mismos en los distintos instrumentos analógicos y digitales que permiten dar registros completos y mientras más años se reúnan mejor idea nos podemos hacer del clima de un lugar.
No obstante, para obtener estos datos cuando no se puede hacer de forma objetiva y cuantitativa, que no va más allá de los últimos 100 o 150 años en el mejor de los casos, hemos de recurrir a distintas técnicas indirectas distintas en función a la antigüedad del clima a la que nos queramos remontar. Sería el objeto de estudio de la paleoclimatología.
Para las épocas más remotas hemos de recurrir a la geología y a la paleontología, muchas veces de forma asociada. En el caso de la geología ciertos materiales necesitan de ciertos requisitos climáticos para formarse y de ellos se pueden inferir ciertas características climáticas. No obstante, lo más útil es la aparición de seres vivos en los estratos geológicos, es decir de la paleontología, La existencia de ciertos seres vivos, que dependen de forma inequívoca de las circunstancias ambientales, especialmente del clima dominante, dan muchas pistas del clima que podía tener una zona en los años a los que pertenecen los estratos encontrados. La palinología o el estudio de los tipos de polen que no indica también el tipo de vegetación que había en un estrato geológico concreto también nos indica el tipo de clima posible.
Los testigos de hielo que se extraen de ciertas zonas con presencia de hielo durante siglos, y que registran por ejemplo la presencia de CO2, también son útiles para intentar extraer ciertas conclusiones climáticas en épocas pasadas.
