En klimamodell er en matematisk modell av de fysiske, kjemiske og biologiske prosesser som påvirker klimasystemet. Slike modeller er basert på vitenskapelige disipliner som fluiddynamikk og termodynamikk, så vel som fysiske prosesser som stråling. Modellene kan brukes til å forutsi en rekke variabler som lokal luftbevegelse, temperatur, skyer, og andre atmosfæriske egenskaper, samt havtemperatur, saltinnhold og sirkulasjon, isdekke på land og sjø, overføring av varme og fuktighet fra jord og vegetasjon til atmosfæren, samt kjemiske og biologiske prosesser, i tillegg til flere andre.