对森林群落中及其周围气象要素特征的观测。它是了解森林与气象条件相互作用和研究森林生态系统中能量流及物质流变化状况，并提供基本数据。观测的要素主要有：太阳辐射、空气温度和湿度、风速、降水量、CO₂浓度、土壤水势及热通量等。

德国、苏联等国开展森林小气候观测较早。如19世纪初，在德国巴伐利亚（Bavaria）州的松林中建立观测塔，测定林内气象要素的垂直分布。中国自1954年开始，先后对橡胶林、红松林和杉木林等进行了较多的森林小气候观测。

森林小气候观测的形式较多，可根据研究目的和对象灵活运用。如为研究林木生长发育与气象条件的关系，在观测气象要素的同时，还要进行林木物候观测，即平行观测；为研究森林群落对局地气候的影响或植树造林对改造气候的作用，可分别在林内外和不同林型、不同结构的森林群落中设立观测点，进行对比观测；为研究森林不同高度气象要素的变化状况，可在林冠层上、下各个高度设立观测点，进行梯度观测。由于森林冠层的不均一性，在同一林分内，对同一气象要素需设立多点进行观测，通过平均求得较有代表性的观测值。

森林小气候观测点、观测高度和观测时间的确定，因观测目的和对象而异。如进行农田防护林小气候效应观测，一般选择有代表性的林带，沿着盛行风向，在林带前设1～2个测点，在林带后相当于林高30倍左右范围内，每隔一定距离分别设一测点。选择无风、有风和大风等典型天气，昼夜连续观测一定高度（如1.5～2.0米高度）内风速、温度、湿度等气象要素的变化；为研究森林热量平衡，除在有代表性的林分内设立观测点外，还应在附近没有森林覆盖的空旷地上设立对照点。观测高度一般采用林冠层以上1.5～2.0米、冠层内2/3处、冠层底部、树干的1/2处、灌木层和近地面植被层内以及土壤各不同深度。选择不同类型天气，进行昼夜连续观测。观测次数可每隔一小时一次，也可每隔数小时一次。为保证观测资料的可靠性，除了固定观测点外，还需设立一些辅助点，以便取得对比分析资料。辅助点的观测项目、观测高度和观测次数因需要而定。