中国气象局是国务院直属事业单位。它的前身是中央军委气象局，成立于1949年12月。1994年由国务院直属机构改为国务院直属事业单位后，经国务院授权，承担全国气象工作的政府行政管理职能，负责全国气象工作的组织管理。全国气象部门实行统一领导，分级管理，气象部门与地方人民政府双重领导，以气象部门领导为主的管理体制。中国气象事业是科技型、基础性社会公益事业，坚持“公共气象、安全气象、资源气象”的发展理念，坚持“以人为本，无微不至、无所不在”的服务宗旨。2000年1月1日，《中华人民共和国气象法》开始施行，之后颁布实施了《人工影响天气管理条例》、《气象探测环境和设施保护办法》、《防雷减灾管理办法》、《施放气球管理办法》等行政法规和部门规章。

2021年12月21日，中国气象局人工影响天气中心正式启动。

2023年4月21日，中国气象局航空气象重点开放实验室揭牌仪式暨航空气象发展研讨会在北京举行。

2023年7月20日，中国气象局气象导航中心揭牌成立。

2024年5月23日，经中国气象局批准，雄安大气边界层重点开放实验室获批成立，正式纳入中国气象局重点开放实验室序列。

2025年4月28日，中国气象局国际合作与培训中心成立。