İklim sistem bileşenlerinin fiziki, kimyasal ve biyolojik nitelikleri ile bunların etkileşimleri, geri bildirim süreçleri ve diğer bilinen özelliklerini göz önünde bulunduran sayısal gösterim. İklim sistemleri değişik karmaşıklıktaki modeller tarafından temsil edilebilir; yani, tek bir bileşen veya bu bileşenlerin kombinasyonu için uzamsal boyut; fiziki, kimyasal veya biyolojik süreçlerin hangi derecede temsil edildiği veya hangi boyutta ampirik parametrelerin kullanıldığı gibi faktörlere göre değişiklik gösteren bir spektrum veya hiyerarşi dahilinde söz konusu modeller belirlenebilir. Mevcutlar arasında Birleştirilmiş Atmosfer-Okyanus Küresel Sirkülasyon Modelleri, iklim sistem modellerinin en kapsamlısıdır. Aynı zamanda, kimyasal ve biyolojik etkileşimleri de göz önünde bulunduran daha kompleks modellere doğru ilerleme kaydedilmektedir. İklim modelleri, iklim çalışmaları ve simülasyonunda kullanılan bir araştırma aracı olmakla birlikte; aylık, mevsimlik veya yıllık iklim tahminlerine yönelik işlevsel amaçlar doğrultusunda da kullanılmaktadır. Ayrıca bkz. Yer Sistem Modeli.