ฟิสิกส์บรรยากาศ (Atmospheric physics) เป็นการประยุกต์ฟิสิกส์เข้ากับการศึกษาบรรยากาศ นักฟิสิกส์บรรยากาศ พยายามสร้างแบบจำลองบรรยากาศของโลกและบรรยากาศของดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ ด้วยสมการของไหล แบบจำลองเคมี การดุลการแผ่รังสี และกระบวนการถ่ายโอนพลังงานในบรรยากาศและเน้นหนักเรื่องมหาสมุทร ในการทำแบบจำลองระบบลมฟ้าอากาศ นักฟิสิกส์บรรยากาศ จะใช้องค์ประกอบของทฤษฎีการกระจาย แบบจำลองการเกิดคลื่น ฟิสิกส์ก้อนเมฆ สถิติเชิงกล และสถิติเชิงปริภูมิซึ่งเป็นคณิตศาสตร์ขั้นสูงที่สัมพันธ์กับฟิสิกส์ ฟิสิกส์บรรยากาศมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับอุตุนิยมวิทยาและภูมิอากาศวิทยาและยังครอบคลุมถึงการออกแบบและการก่อสร้างเครื่องมือสำหรับใช้ในการศึกษาบรรยากาศและใช้แปลข้อมูลที่ได้ รวมทั้งด้านโทรสัมผัส