พลวัตบรรยากาศ (Atmospheric dynamics) เกี่ยวข้องกับการศึกษาการสังเกตการณ์และทฤษฎีที่เกี่ยวกับระบบการเคลื่อนที่ทั้งปวงที่เป็นสิ่งสำคัญยิ่งของอุตุนิยมวิทยา ซึ่งรวมถึงปรากฏการณ์ที่หลากหลาย เช่น พายุ พายุทอร์นาโด คลื่นแรงโน้มถ่วง พายุหมุนเขตร้อน พายุหมุนนอกเขตร้อน กระแสลมกรดหรือเจ็ทสตรีม และการไหลเวียนระดับโลก เป้าหมายของการศึกษาพลวัตบรรยากาศก็เพื่อนำมาใช้สำหรับอธิบายการไหลเวียนที่สังเกตเห็น โดยอาศัยพื้นฐานของหลักการหลักของฟิสิกส์ วัตถุประสงค์ของการศึกษาดังกล่าวรวมถึงการเพิ่มความแม่นยำในการพยากรณ์อากาศ การพัฒนากรรมวิธีสำหรับพยากรณ์ความแปรปรวนของลมฟ้าอากาศตามฤดูกาลและตามรายหลายปีและเพื่อทำความเข้าใจในการรบกวนสร้างความผิดปรกติให้กับบรรยกาศโดยมนุษย์ เช่นการเพิ่มความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ หรือการลดความหนาของชั้นโอโซนที่มีต่อภูมิอากาศของโลก