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氣候室在充分利用自然資源的基礎上， 綜合運用生物科學、信息科學、管理科學和控制科學等相關學科知識，是一種采用人工的方法模擬自然界中四季氣候變換的實驗環境。
它是一種能夠采用人工的方式在室內模擬與生物或人類密切相關的各種自然界氣象條件的實驗設備，能根據不同的需求對其進行有效的調控。主要是對特定小環境內各個環境因子， 如溫度、濕度、光照和CO2 濃度等，進行自動控制和調節， 以滿足特定環境需求的系統， 在工業、農業、航空等領域都具有廣泛的應用。
可人工控制光照、溫度、濕度、氣壓和氣體成分等因素的密閉隔離設備。又稱可控環境實驗室。它不受地理、季節等自然條件的限制并能縮短研究的周期，已成為科研、教學和生產的一種重要設備。
氣候室一般由控制室、空氣處理室和環境實驗室三部分組成。控制室由控制各類環境因素的調控和顯示裝置組成，顯示裝置指示各類環境因素的設定值，對比傳感器采集得到的數值，反饋控制調控裝置，進而達到控制室內環境的目的;
空氣處理室內裝有空氣過濾器、熱源、冷源、除濕器、加濕器等設備，這些設備按控制室內調節器的指令動作;環境實驗室內裝有電光源和監測光、溫度、濕度、氣體成分等因素的感應元件，并與顯示裝置相連接，將各感應到的實際值傳給控制室的調控裝置中進行偏差識別。按此路線反復循環使環境實驗室中的實際值與顯示裝置中的設定值相同。
氣候室常用于研究環境條件對生物生命活動的影響，也可用于某些生物的栽培、馴化、育種等工作。其規模及可控條件則根據需要確定。小型的稱“人工氣候箱”。