物候学研究物候现象与环境条件，特别是气候的年周期变化之间的关系，属于气候学、农业气象学和生态学的交叉领域。物候现象涵盖了植物的发芽、展叶、开花、结实、叶变色、落叶，候鸟、昆虫的飞来、初鸣、终鸣、离去、冬眠，以及一些水文气象现象，如初霜、终霜、结冰、消融、初雪、终雪。
早在三千多年前，中国已有物候历《夏小正》，《诗经》中的《豳风•七月》也记录了各月的物候现象，如“四月秀葽”、“五月鸣蜩”、“六月莎鸡振羽”、“十月蟋蟀入我床下”。《吕氏春秋•十二纪》、《淮南子•时则训》、《礼记•月令》等著作中也大量记载了物候内容。《逸周书•时训解》所载的七十二候，是物候历编制的一大进步，至北魏时被纳入国家历法。元代王桢制成“授时指掌活法之图”，太平天国天历中还有“萌芽月令”。中国古农书、古医书中也含有丰富的物候知识。
竺可桢是中国现代物候学的开创者和推动者。在他的倡导下，于1934～1940年和1962年至今两次组织全国性物候观测网。《物候学》及《中国五千年来气候变迁的初步研究》是他物候学方面的代表作。中国物候学研究已取得重要成果，包括建立全国物候观测网，现有观测点约60个，规定全国共同观测46种动植物（木本植物33种、草本植物2种、动物11种），资料以年报形式出版。国家气象局系统也进行自然物候和作物物候观测，农业物候观测尤为突出。
物候学被应用于农业和气候学研究。在农业方面，编制自然历，指示和预报季节的早晚，作为播种和除草的指标，掌握放蜂放牧的季节，预报虫害的发生期，进行作物品种的生态分类，估计植物品种的种植季节和推广范围。在气候方面，用物候方法作小区域和山区的气候调查，研究历史时期气候变迁，用物候划分季节。在林业方面，据其掌握采种和造林季节。在地理学方面，用物候和植物作为自然区划或农业气候区划的指标或辅助指标。
联邦德国、美、苏、日等国也很重视物候的观测和研究。联邦德国现有2700个观测点，60年代初建立了“欧洲国际物候观测园网”。近年来，发展趋势和特点是，由偏重于农业气象研究发展为偏重于生态研究，观测精度有所提高，观测植物的物种都选用相同的无性系，新技术如计算机制图、遥感技术等也被应用于观测和研究。
