建院十餘年來，學院以學科建設為龍頭，在「特色學科」「 內涵發展」上下功夫，注重學科交叉、專業溝通，形成了自身學科發展的特色。
學院現具有國務院學位委員會批准的大氣科學一級學科博士學位授予權，下設氣象學、大氣物理學與大氣環境、氣候學3 個二級學科博士點，氣象學、大氣物理學與大氣環境、應用氣象學、氣候學4 個二級學科碩士點，擁有1 個大氣物理與大氣環境國家重點培育學科、1個甘肅省高校省級重點學科、1 個大氣科學國家高等學校特色專業建設點、1 個大氣科學省部級科學研究與人才培養基地。
在教育部和學校的大力支持下，學院先後得到「211工程」「985 工程」平臺建設經費、教學實驗設備費等約3800 萬元的支持，建成具有國際先進水準的半乾旱氣候與環境觀測站、國際知名的半乾旱氣候變化教育部重點實驗室，擁有K 波段雲雷達觀測系統、雷射雷達系統、微波輻射計、邊界層湍流梯度觀測系統、輻射觀測系統、氣溶膠觀測系統、大氣成分監測系統、高性能計算集群系統等一系列國際先進的觀測實驗儀器設備。目前，學院擁有專業實驗室和科研用房6500 平方米，氣候與環境觀測站場佔地20 萬平方米，氣象觀測場佔地1 萬平方米。
學院現已形成獨具特色的大氣科學教學、科研、社會服務一流團隊和平臺。其中包括國家級教學團隊、國家重點培育學科、國家高校特色專業建設點、國家精品課程、國家級精品資源共享課、局校合作人才培養基地、甘肅省實驗教學示範中心等教學平臺團隊和平臺。該學院現已建成教育部創新團隊、甘肅省重點實驗室、國家基金委創新群體、教育部創新團隊、國家外專局「111」引智基地、國家人口與健康科學數據共享平臺等科研團隊和平臺以及環境影響評價甲級資質、全國科普教育基地等社會服務團隊和平臺。
目前，在學院的62 名教學科研人員中，有中國科學院院士1 人，教育部長江學者獎勵計劃特聘教授1 人，國家傑出青年基金獲得者2人，國家自然科學基金委優秀青年基金獲得者1 人，教育部高校青年教師獎獲得者1 人，教育部新世紀優秀人才支持計劃獲得者2 人。學院以培養現有教師為基點，加大人才引進力度，通過聘請客座教授和校外專家，形成了一支具有國際視野、銳意進取、師德高尚、素質精良、規模適度、結構合理的教師隊伍，為實現創辦一流學院的目標奠定了良好的人力資源基礎。
學院堅持「 立足西北、面向全國、走向世界」的辦學指導思想，實施發揚學科優勢，注重局校合作、軍地合作、國際合作，建設研究型大學大氣科學教學體系的戰略發展模式，推動教育教學工作的新發展。該學院現擁有國家級教學團隊1 個，國家級精品課程1 門，國家精品資源共享課1 門，教育部高校特色專業1 門，省級精品課程4 門，省級實驗教學示範中心1 個。
學院目前在讀本科生750 人，設有大氣科學和應用氣象學兩個本科專業，每年新招收本科生近200 人。為了向部隊輸送大氣科學專業技術人才，經教育部和解放軍總政治部批准，該學院在本科階段專門開設國防生班。近年來，學院本科畢業生的就業率、深造率一直穩居全校前列，本科生就業率連續三年高於95%。此外，學院本科生先後在校內外各項活動和比賽中取得優異成績，多項本科生科研參與項目先後榮獲中國專利年會「校園發明與創新」銀獎，世界大學生數學建模競賽及全國大學生數學建模競賽「世界一等獎」「國家一等獎」，全國大學生挑戰杯二等獎，甘肅省大學生挑戰杯一等獎。學院目前有在校研究生242 人，其中博士研究生74 人，碩士研究生168 人。學院研究生教育以提高創新能力為出發點，在個性化培養、國際交流、導師隊伍建設等方面進行了卓有成效的探索和實踐，研究生培養質量大大提升，獲「全國百篇優秀博士學位論文」獎勵1 項、提名獎2項，「博士研究生學術新人獎」2 項。
學院與中國氣象局廣泛合作。自2004 年起，先後與吉林、遼寧、內蒙、陝西、湖北、西藏、新疆、甘肅、河南、寧夏、青海等11 個省、自治區氣象局合作開辦了「3+1」「4+1」氣象預報員培訓班6 期，培訓學員398 人。受中國氣象局人事司委託，自2004 年3 月至2008 年1 月開辦了「 蘭州大學氣象基礎知識培訓班」8 期，共培訓在職人員370 名，表彰優秀學員58 名。受訓學員中產生了227 名高級工程師、18 名正研級高工。
獨學而無友，則孤陋而寡聞。學院廣泛開展國際交流與合作，多次與國際同行聯合開展大規模野外觀測試驗，實施中美沙塵暴聯合觀測試驗、北方乾旱半乾旱區協同觀測、民勤沙塵觀測試驗、北方地區黑碳氣溶膠觀測試驗、北方沙塵及生物氣溶膠野外試驗，引起國內外廣泛關注；主辦多次國際會議，包括半乾旱區域氣候研究國際學術會議、第五屆和第十二屆氣候系統與氣候變化國際講習班、第九屆東亞氣候與環境國際會議、第二屆大氣光散射與遙感國際會議、2015 亞洲沙塵暴與環境變遷國際學術研討會，並與中國氣象局聯合舉辦兩屆乾旱氣候國際會議。
學院積極與美國華盛頓大學、猶他州立大學、馬裡蘭大學、德克薩斯農工大學，日本東京大學、名古屋大學、福山大學，英國雷丁大學、利茲大學等高校和科研機構建立友好合作關係，聯合開展人才培養和科學研究。近年來，學院先後選派30 餘人次出國進修學習，邀請大氣科學國際著名專家學者100 餘位來學院講學，國際化水平大幅提升。
博觀而約取，厚積而薄發。學院組建以來，圍繞國家、地方重大需求和重大科學問題，積極鼓勵全體教師特別是青年教師申報國家和省自然科學基金等各類科研項目，產生一批原創性成果，社會服務能力大幅提升，科技創新能力明顯增強。