小气候的观测就是对小气候系统中的某些物理特征量进行测定，即小气候要素。它包括：
1、辐射：包括辐照度、总辐射量反射辐射、净辐射、光合有效辐射、光照度、光照时间；
2、热量：如介质（空气、土壤、水等）温度、表面温度和环境平均辐射温度等；
3、气体：如二氧化碳和氧气等的密度、质量、浓度等；
4、水气：如水气压、温度、露点等；
5、风：风速、风向等。
小气候要素的日、年变化除了受外界天气气候背景的变化影响外，还受系统内生物的生命活动和群体变化的影响。空间上分布也有很大差异。多种因素的叠加，增加了小气候观测设计的难度。因此，需要周密地选择测点位置、高度，且需经常用到遥测和隔测。
森林小气候是研究森林与森林气象条件相互作用的科学。气象要素是森林生态系统的重要生态环境因子。森林小气候观测的目的是了解不同森林类型的小气候差异或森林对小气候的影响。如把小气候与生长结合起来，就能了解不同小气候对于林木生长的影响，以便研究外界环境与林木生长之间的关系和林木生长的物候潜力，为林木规划、资源利用和保护、乃至全球气候变化的研究提供科学依据。
与一般气象及农业小气候观测相比，森林小气候在观测项目、场地选择、测点布局、仪器选择等方面有其特点。如林内辐射、林下降水、林地积雪、林内梯度观测高度等均需根据林地、林相等特征进行选择。
森林小气候的观测根据研究的目的可选择流动观测、对比观测、梯度观测、平行观测等。但这些分类不是绝对的，而是相互联系，不能截然分开。
我们的小气候系统采用CSI 公司的自动数据采集器，可以通过软件按规定的时序进行观测。由于采集速度快，各要素的观测基本上可以达到同步进行。
森林小气候站的设置一般采用林下2米，林上2米，地下4层直至土壤底层。多层梯度可设林下3层，冠层起4 层或根据森林的冠层结构设置更多层。
观测中可适当增加空气温湿度和PAR。常规风速测量的意义不大，除非是防火气象站；或采用超声风速；有条件的地方采用通风式的空气温湿度探头。
