Fenologie je věda, která sleduje každoročně se opakující životní projevy rostlin a živočichů v rámci daného roku. Tyto projevy (tzv. fenologické fáze) jsou závislé na komplexu podmínek vnějšího prostředí, zejména pak počasí a podnebí. S ohledem na úzkou vazbu mezi fenologickými daty a klimatickými podmínkami je fenologie významnou pomocnou vědou oboru klimatologie. Výsledky fenologických pozorování lze například použít k charakteristice klimatických podmínek určitého místa nebo oblasti.
Fenologická fáze (zkráceně fenofáze) je určitý významný a zároveň dobře pozorovatelný a periodicky se opakující životní projev rostlin a živočichů, který je podmíněn střídáním ročních období a změnami počasí. Fenofáze jsou indikátorem rytmicity sezónního vývoje a meziročních změn daných klimatickými podmínkami a jejich případnými změnami.
Mezi fenologické fáze v širším smyslu patří i polní práce související s pěstováním polních kultur, např. setí a sklizeň.
Fenologická pozorování slouží mnoha účelům od potřeby malých zemědělců a amatérských klimatologů, až po vědce, kteří se zabývají indikací změny klimatu. Fenologické projevy do určité míry poskytují informace o vlastnostech podnebí místa v různém měřítku od mikroklimatu po makroklima. Fenologická data tak byla využívána například v dobách, kdy bylo jen malé množství meteorologických pozorování.
Na našem území byla fenologická pozorování zahájena v letech 1923-1924 Václavem Novákem. Celosvětově pochází první záznamy o fenologii již z doby před naším letopočtem.
Termín fenologie použil pravděpodobně poprvé pražský rodák K. Fritsch v roce 1858. Je to složenina řeckých slov znamenajících „jevit se“ (fainein) a věda (logia).