ภูมิอากาศจุลภาค หรือ ภูมิอากาศขนาดย่อม (อังกฤษ: microclimate หรือ micro-climate) คือสภาพอากาศเฉพาะพื้นที่หรือเฉพาะจุดย่อย ๆ ที่แตกต่างจากสภาพแวดล้อมโดยรอบเล็กน้อยหรือแตกต่างอย่างมาก มีขอบเขตของขนาด (scale) หรือพื้นที่ครอบคลุมที่ต่างกัน อาจครอบคลุมสภาพภายในบริเวณขนาดเล็กเพียงไม่กี่ตารางเมตร (เช่น แปลงพืชขนาดย่อม หรือถ้ำ) ถึงขนาดใหญ่หลายตารางกิโลเมตรเช่น สภาพอากาศของเมือง[1] ทั้งยังมีคำจำกัดความและการนำไปใช้ที่หลากหลายตามบริบทของสาขาวิทยาการ เช่น ภูมิอากาศวิทยา ภูมิสถาปัตยกรรม เกษตรศาสตร์โดยทั่วไปสภาวการณ์ของภูมิอากาศเกิดขึ้นจากความแปรผันของปัจจัยเชิงพื้นที่และช่วงเวลาซึ่งสามารถวัดค่าได้ทางสถิติ ภายในภูมิภาคระดับจุลภาคจึงมีผลมาจากปัจจัยที่หลากหลาย เช่น อุณหภูมิ ความชื้น ลม การกักเก็บความร้อน การระเหยของน้ำ เป็นต้นภูมิอากาศจุลภาคสามารถพบได้ในทุกสถานที่ เช่น ใกล้แหล่งน้ำซึ่งอาจทำให้บรรยากาศในบริเวณโดยรอบเย็นลง หรือในเขตเมืองที่มีความหนาแน่นสูง อิฐ คอนกรีต และแอสฟัลต์ดูดซับพลังงานของดวงอาทิตย์ ทำให้ร้อนขึ้น และแผ่ความร้อนนั้นกลับคืนสู่อากาศแวดล้อม เกาะความร้อนในเมืองเป็นภูมิอากาศจุลภาคชนิดหนึ่ง