世界气候研究方案的主要目标是确定天气可以预测到什么程度，和人对其后造成影响的程度。实现这些目标的主要方法是使用一种可在一系列广泛的时空尺度内模拟和最后预报气候变化的物理数学模型。发展这种气候模型需要取得关于大气－海洋－冰系统所发生的许多不同物理过程的先进知识。对海洋来说，尤其需要做出大量观测工作，因为对海洋环流大规模动态活动的说明尚未能以具有适当时空分辨率的天气观测为根据。

世界气候研究方案的目标可按照三个具体目标或气候研究领域来拟订。每个气候研究领域相应于不同的时间尺度，而且都需要利用空间观测站进行重要和详尽的观测。

第一个研究领域的目标是建立一个物理基础，在最多几个月的时间尺度内预测气候的反常现象。实现这一目标，必须对海面和海冰区的初步变化数值进行观测，并培养能够预测变化较快的地面范围情况（如土壤含水量和蒸发率）的能力。在预测降水量和大片云层以及模拟在云层出现的辐射传输现象上也需要进一步的改进。

第二个研究领域涉及预测几年内全球气候的变化。在热带地区，这种情况特别明显。全球大气变化可在季和年的时间尺度上进行预测。其最主要因素是海洋，尤其是热带海洋。遥远的大气活动可使这些海洋的环流和气温产生大规模的反常状态，并使这些现象沿赤道蔓延。因此，第二个研究领域的科学战略是基于大气－海洋耦合系统的观测和建模，这种观测和简明侧重于太平洋、印度洋和大西洋的热带地区。其他物理因素，例如海冰的年际变化也必须考虑在内。

最后，第三类研究旨在描述几十年至几个世纪的气候变化情况，并评估气候对自然的或人为的影响（例如大气二氧化碳浓度增加）可能作出的反应。全球海洋是气候系统在这样的一个时间尺度内作出反映的主要因素。因此，一项主要海洋学实验观测了世界海洋环流，全球大气和海洋耦合系统建模现在可以作了。

从方法学的角度看，三个不同气候研究领域的介定构成了逐步处理气候问题的方法。第一个研究领域的活动对实现第二个研究领域的目标十分重要；而第一和第二个研究领域对实现第三个研究领域的目标也同样重要。

世界气候研究方案需要特别努力用气象卫星、海洋卫星及其他遥感观测台对大气和海洋中的一系列广泛的过程进行研究，还需要利用卫星收集浮标及其他自动系统的数据，作为导航和定位之用。