Atmosfärisk cirkulation är den globala rörelsen av luften, som distribuerar värmen från solstrålningen från varmare till kallare områden. Om jorden inte roterade runt sin axel och hade en jämn och enhetlig yta skulle varm luft stiga vid ekvatorn och strömma mot polerna. Det skulle där svalna och sjunka, skapa ett returflöde till ekvatorn längs jordens yta. Det skulle finnas två stora, likformigt roterande konvektionsceller, en på norra halvklotet och en på södra. Istället för detta förenklade mönster är jordens atmosfäriska cirkulation mycket mer komplex.
En alltför förenklad modell av jordens atmosfäriska mönster har en stor konvektionscell i varje halvklot. I verkligheten finns det tre konvektionsceller i varje halvklot. Uppvärmd, fuktig tropisk luft nära ekvatorn stiger och strömmar bort från ekvatorn och bildar Hadley-cellen. Över polerna sjunker sval, torr luft som driver polarcellerna. Ferrelceller är mer varierande och finns mellan Hadley- och Polarcellerna.
Jordens rotation, lutningen på dess axel, ytegenskaper, havsströmmar och lokala vädermönster påverkar alla globala atmosfäriska mönster. Istället för vindar som flyter i en rak linje, får jordens rotation att de kröks. Corioliskraften avleder vindar från norra halvklotet till höger och vindar från södra halvklot till vänster. Det bidrar till bildandet av de västliga vindarna på mellanbreddgraderna och de östliga vindarna i de tropiska och polära zonerna. Coriolis Force producerar också rotationsvindarna runt hög- och lågtrycksceller.
Säsongsförskjutningar i atmosfärens cirkulation orsakas av lutningen av jordaxeln. När solens direkta strålar säsongsmässigt rör sig norr och söder om ekvatorn, förändras cirkulationsmönster. Funktionerna på jordens yta påverkar också den globala atmosfäriska cirkulationen. Större landyta på norra halvklotet och motsvarande större oceanområde på södra halvklotet orsakar variationer i de tre konvektionscellerna på varje halvklot.
De många komplexa faktorerna som påverkar atmosfärens cirkulation gjorde det svårt för människor att på ett adekvat sätt modellera globala luftcirkulationsmönster. Det var inte förrän på 20-talet som exakta atmosfäriska cirkulationsmodeller producerades med hjälp av datorer och satellitdata. Dessa modeller liknade mycket atmosfärens verkliga funktion, vilket hjälper forskare att bättre förstå klimat- och vädermönster. Tidiga framsteg inom väderförutsägelser med datormodellering utvecklades eftersom mycket mer realistiska och komplexa modeller möjliggjorde mer exakta förutsägelser. Atmosfäriska cirkulationsmodeller används för att förstå långsiktiga klimatförändringar i det förflutna och förutsäga effekterna av förändringar i framtiden.