پژوهش های دیرین اقلیم به روش های مختلفی انجام می شوند. از استخراج مغزه های یخی چند کیلومتری در قطبین تا بررسی حلقه های درختان می توانند درباره شرایط اقلیمی گذشته اطلاعات مفیدی تولید کنند. میزان تفکیک زمانی این پژوهش ها در تحلیل های باستان شناسی و تاریخی از اهمیت بالایی برخوردار است. همچنین، انجام برخی مطالعات میان رشته ای مانند باستان گیاه شناسی، باستان جانورشناسی و رسوب شناسی محیطی در محوطه های باستانی مکمل پژوهش های دیرین اقلیم به شمار می رود. اطلاعاتی که این قبیل بررسی ها حاصل می کنند، همراه با سن سنجی های دقیق قادر است رویدادهای اقلیمی (در مقیاس سده) و تأثیرات زیست محیطی آن ها را نشان دهد.
