四百多年前,一群西方傳教士肩負「為上帝開疆拓土」的使命，不遠數萬裡來華，在異域文明的知識和話語背景下傳播天主教義。在與地方官僚和士人階層打交道的過程中，他們探索創造出以宣揚西方科學技術知識為手段，為自己獲得身份認同，進而在中土立足、傳教的策略，從而開啟了明末清初西學東漸的歷程。
在清代的欽天監中，出現了洋人。從順治元年至道光六年，一百八十多年間，西洋教士曾長期在欽天監擔任主要職務，西方科學由此傳入我國。
1743年，也就是清乾隆八年，法國傳教士哥比開始在北京建立測候所。到了1830年至1895年，俄國人富士及俄國教會先後在北京建立測候所和地磁氣象臺，系統地開展氣溫、溼度、風向、風速、雲量、雨量、蒸發、低溫等項觀測。
他們先後將西方近代氣象儀器帶入中國，客觀上推動了北京地區地面觀測技術的發展。
中國人製作的第一張天氣圖誕生於1915 年。當時的中華民國政府成立了中央觀象臺，蔣丙然任氣象科科長，於1915 年親自繪製了第一張中國人發布的天氣圖。1916 年正式以天氣圖的方法試做預報，每日天氣預報分兩次對外公布。預報內容分風向和天氣兩項。這張圖的到來與西方相比，已經整整晚了一百年。
1945年8月，在條件極其艱苦的戰爭年代，中國共產黨領導下的第一個氣象臺在延安創建。新中國的成立，為氣象事業的發展帶來了契機，也讓中國的天氣預報逐步走上現代化的道路。
1949年10月1日，新中國成立，全國有101個氣象臺。1950年，提出了「建立各級氣象組織，整編和設置臺站，制定基本制度和技術規範，收拾爛攤子，建立新業務」的工作方針。1950年3月1日，中央氣象臺成立。
50 年代，我國在大氣環流變化方面作出了許多國際領先的研究。我國學者分析了大量東亞大氣環流演變的事實，提出了東亞大氣環流季節轉換是突變,。這個看法比80年代國際上許多學者提出大氣環流的非線性突變要早20 年之多。我國學者還發展了半地轉適應、球面大氣適應和有源的地轉適應等理論。同時，我國學者較早設計出原始方程模式對大氣環流進行數值模擬,颱風預報水平名列世界前列,我國24小時颱風路徑預報誤差小於70公裡。
時至今日，我們擁有了與美國、歐洲類似的現代化的氣象衛星系統；建立了與美國類似的現代天氣雷達網；中國的自動氣象站從數量上看應屬世界第一；中國的業務數值預報系統已運行多年；具有中國特色的決策、公眾氣象服務和防災減災體系在世界範圍有一定的影響；在天氣與氣候、農業氣象、環境氣象、交通氣象、能源氣象等領域也取得很大成績。