Atmosferin özellikle alt katmanlarında meydana gelen hava olaylarının oluşumunu ve değişimini nedenleriyle inceler ve kısa dönemli tahminler yapmayı amaçlar. Matematik, coğrafya, istatistik ve fizikten yararlanır.
Günümüzde meteorolojik hizmetler, tamamen bilimsel yöntemlerle ve uluslararası işbirliği içerisinde yürütülmektedir. Bugün dünyada, 24 saat sürekli çalışan onbin civarında kara istasyonu, açık denizlerde görev yapan altıbinden fazla gözlem gemisi ve yüksek hava sondajları yapan binden fazla meteoroloji istasyonu vardır.