ภูมิอากาศใ นอดีตไ ด้แบ่งเ ป็นยุคต่าง ๆ ซึ่งใ นแต่ละ ยุคเ ราสามารถทราบไ ด้ว่ามี
ภูมิอากาศเป็นแบบใด โดยอาศัยหลักฐานที่ปรากฏไว้เป็นสิ่งที่ช่วยหาค าตอบ เช่น ข้อมูลทาง โบราณคดี ข้อมูลการทับถมของตะกอน ซากดึกด าบรรพ์ ข้อมูลทางธรณี ธารน ้าแข็ง เป็นต้น และจากหลักฐานดังกล่าว ยังสามารถคาดคะเนถึงอนาคตว่าจะเกิดสภาพภูมิอากาศแบบใด การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่เกิดขึ้นในอดีต ต้องใช้ข้อมูลในการอธิบาย แหล่งที่มาของ ข้อมูลแบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ ข้อมูลทางวิทยาศาสตร์ที่มีการจดบันทึก เช่นข้อมูลทาง อุตุนิย ม วิท ย า ข้อ มูล จ า ก แ ห ล่ง ใ น อ ดีต เ ช่น ห ลัก ฐ า นท า ง ป ร ะ วัติศ า ส ต ร์ ( Historical documentation) แกนกลางน ้าแข็ง (Ice cores) และวงปีต้นไม้ (Tree ring)
การที่มีความแตกต่างของข้อมูลทางสภาพภูมิอากาศดังที่ได้กล่าวมาแล้ว จึงมีความ พยายามที่จะมีการสร้างสภาพภูมิอากาศในอดีต โดยใช้ข้อมูลต่าง ๆ จาการสังเกตที่แตกต่าง กัน การน าข้อมูลมาซ้อนทับกัน สามารถท าให้ข้อมูลน่าเชื่อถือขึ้น เพราะได้ข้อมูลที่มีมิติด้าน เวลาที่ยาวนาน เมื่อมีการสร้างสภาพภูมิอากาศในอดีต มาตราส่วนที่ใช้ เทคนิคในการสังเกต และพื้นที่ท าการศึกษาต้องได้รับการพิจารณาอย่างรอบคอบ โดยมีอุณหภูมิพื้นผิวและปริมาณ น ้าฝนเป็นตัวแปร
การเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศในอดีตแบ่งช่วงโดยอ้างอิงจากระยะเวลาทางธรณีออกเป็น บรมยุค (eon) มหายุค (era) ยุค (period) และสมัย (epoch) โดยแบ่งออกเป็น 2 บรมยุค ได้แก่ บรมยุคพรีแคมเบรียน (Precambrian) และบรมยุคพาเนอโรโซอิก (Phanerozoic) 3 มหายุค เริ่มตั้งแต่มหายุคพาเลโอโซอิก (Paleozoic) มหายุคเมโสโซอิก (Mesozoic) และ มหายุคเซโนโซอิก (Cenozoic) ซึ่งภูมิอากาศในแต่ละยุคจะแตกต่างกันไป