卫星气候学的主要研究内容有：①研究利用卫星探测地球气候要素的原理和方法；②根据卫星的辐射探测资料，绘制全球和区域的不同时段内辐射平衡及其分量值的时空分布图，研究地-气系统的辐射平衡;③利用卫星探测的大气特征资料，研究全球
大气环流模式；④利用卫星探测的大气特征资料以及洋面温度、海冰和陆地积雪范围、植被分布和土壤特征等资料，研究全球和区域的气候形成、特征、变化和气候区划。
卫星气候学以研究卫星辐射气候学为主。太阳和红外辐射的传输代表着驱动大气环流和洋流的主要物理过程。了解气候和气候变化的机制，必须从详细了解辐射过程及地球和
大气辐射平衡问题开始。由于20世纪6O年代中气象卫星的相继发射，利用安装在卫星上的辐射收支仪所获取的资料和辐射传输原理，不仅可直接获得太阳在大气外的各光谱带强度、太阳常数及其系统性的长期小变动量、地球大气系统的行星反照率、长波辐射等资料，而且能推求出温度和各种光学活跃气体的廓线，如大气中的水汽和臭氧。这些廓线资料又大大增加了对地球天气和气候的认识。随着对云和气溶胶与太阳和红外辐射的物理相互作用的逐步了解，定量推求全球分布的云系及气溶胶的成份和结构已成为可能。这对于了解影响辐射平衡的内部因素价值很大。卫星还可测量出植被、冰雪面积、永久冻土带、不同地表反射率、土壤湿度、海面温度和海冰范围等量值，并据此对缺少常规气候’资料的地区作更加深入的气候特征分析和气候区划等研究。
在全球气候研究中，NOAA极轨卫星系列、静止卫星系列、日本和欧洲的静止卫星系列已经积累的长达15年的重要气候参量，如降水、云温度、海面温度、雪盖、海水、植被、气溶胶、臭氧等的资料，为研究提供了更为全面和可具分析的数据。正在开展的由不同卫星之间和感应器衰减等因素引起的“漂浮” 订正及其由于大气成分、地面背景因素引起的对辐射传输的影响的订正。为应用这些资料研究全球气候系统的时间变化提供了极为有用的信息。进一步与地面站网相结合。发展适用于不同区域和不同参量的反演模式将是卫星气候学今后一段时期内主要的研究方向之一。
（1）卫星气候学将阐明卫星资料对于气候学各个分支学科的早期研究工作起着扩大、完善和修正的作用，特别是在区域气候学、
天气气候学、物理气候学和动力气候学，并且主要是在大气候学中，作用最大。
（2）现有的常规地面气象站分布很不均匀．即便对大代候研究来说，地球上大部分地区的资料也不够。而气象卫星对气象资料的积累则大大地改善了全球资料覆盖区，这也是卫星气候学所努力的方向。