中国气象局是国务院直属事业单位（副部级单位）。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。我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。
我国已初步形成了天基、空基和地基相结合、门类比较齐全、布局基本合理的现代化大气综合观测系统；基本组成了由天气预报、气候预测、人工影响天气、干旱监测与预报、雷电防御、农业气象与生态、气候资源开发利用等构成的气象服务体系，气象服务领域涉及工业、农业、渔业、商业、能源、交通、运输、建筑、林业、水利、国土资源、海洋、盐业、环保、旅游、航空、邮电、保险、消防等多个行业和部门。近年来，随着科学技术和经济社会的发展，大气成分分析与预警预报、空间天气预警、沙尘暴天气监测与预报、防雷装置检测和工程专业设计、健康和医疗气象、突发公共事件紧急响应等气象保障业务和服务也迅速发展。目前，气象服务已基本覆盖了国民经济建设和社会发展与国家安全各个领域，气象服务的社会经济效益投入与产出比达到了1∶40。
我国形成了气象科学技术基础性研究、高新技术研究和应用开发研究体系。中国气象局拥有中国气象科学研究院、中国气象局北京城市气象研究所、中国气象局沈阳大气环境研究所、中国气象局武汉暴雨研究所、中国气象局上海台风研究所、中国气象局广州热带海洋气象研究所、中国气象局成都高原气象研究所、中国气象局兰州干旱气象研究所、中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所等9个国家级科研院所。2004年科技部批准中国气象局成立了灾害天气国家重点实验室。中国气象局是我国首批开展公益类科研院所改革的部门之一，并通过了国家公益类科研院所改革的验收，初步形成了新型气象科技创新体系。中国气象局是政府间气候变化专门委员会（IPCC）的国内牵头单位，开展了一系列气候变化科学、影响与对策的研究。
我国坚持独立自主的外交方针，围绕国家政治、经济、科技和外交战略，积极开展与国际组织、国家和地区的多边和双边气象科技合作，已与160多个国家和地区开展了双边气象科技合作与交流，与21个国家签署了气象科技合作协议，向70多个发展中国家提供了设备和技术援助。有120多个国家和地区的350多位气象局长及高级官员来华考察。中国是世界气象组织（WMO）的成员国。1973年以来，中国气象局局长一直为世界气象组织执行理事会成员。1983年中国气象局局长邹竞蒙当选为WMO第二副主席，1987年当选为主席，1991年连任主席； 2001年我国官员在WMO秘书处任助理秘书长，2004年任WMO副秘书长。我国国家气象中心是WMO区域专业气象中心之一，承担亚洲和太平洋地区的气象预报服务，我国国家气象信息中心是WMO全球气象电信系统区域通信枢纽之一，参加全球气象探测资料的交换。自上世纪80年代以来，我国积极参加全球变暖及气候变化的国际活动，中国科学家长期担任政府间气候变化专门委员会（IPCC）第一工作组的联合主席，为推动气候变化研究和推动人类可持续发展发挥了重要作用。中国科学家还积极参与WMO和台风委员会各领域的活动及有关国际研究计划。
中国气象局主要直属单位：国家气象中心（中央气象台）、国家气候中心、国家卫星气象中心（国家空间天气监测预警中心）、国家气象信息中心、气象探测中心、公共气象服务中心、中国气象科学研究院、资产管理事务中心、气象干部培训学院、机关服务中心、气象宣传与科普中心、中国气象报社、气象出版社、气象学会秘书处、华风气象传媒集团有限责任公司、中国华云气象科技集团公司。
全国气象部门（不含港、澳、台地区）现有31个省（区、市）气象局、330个地（市、州、盟）气象局、2170个县（市、旗）气象局，382个国家、省、地气象台，2424个气象观测站（其中艰苦气象站1195个，约占49%）。
全国气象部门现有职工109388人，其中在职职工72834人，离退休职工36554人，有两院院士9人，博士生导师26人，拥有高级技术职称的4415人。