Suomessa harjoitettu ilmatieteellinen tutkimus ja havaintotoiminta sai alkunsa jo Turun Akatemiassa 1700-luvulla. Varhaisista alan tutkijoista tärkein oli Helsingin yliopiston fysiikan professori G. G. Hällström (1775–1844). Merkittävä tapahtuma oli magneettismeteorologisen observatorion (nykyisin Ilmatieteen laitos) perustaminen vuonna 1838. Observatoriossa tehtiin laajamittaisia havaintoja säästä ja magneettikentän vaihteluista kuten muissakin vastaavissa observatorioissa Euroopassa 1800-luvulla. Observatorion johtajana toimi fysiikan professori ja runoilija J. J. Nervander (1805–1848). Laajemmat ilmatieteelliset havainnot käynnistyivät koko maassa Suomen Tiedeseuran aloitteesta vuonna 1846. Ensimmäiset yleisölle suunnatut sääennusteet aloitetiin 1880-luvulla. Myöhemmin radion ja television välityksellä laitoksen sääpalvelut tavoittivat päivittäin kaikki tietoja tarvitsevat tahot.

1900-luvulla Ilmatieteen laitoksen toiminta laajeni merkittävästi useille toimialoille ja siitä kehittyi kansallisesti ja kansainvälisesti huomattava tutkimus- ja palvelulaitos. Nykyään laitoksen toimintaan kuuluvat havainnot ja tutkimukset ilmakehän kaikista kerroksista aina avaruuteen asti.

Suomessa monet meteorologian tutkijat ovat nousseet maailmanmaineeseen kuten esimerkiksi akateemikko Erik Palmén (1898–1985) ja meteorologisten luotaimien kehittäjä Vilho Väisälä (1889–1969).