世界气象组织的前身为国际气象组织，创建于1873年。1947年在华盛顿市举行的45国气象局局长会议决定将非政府间机构——国际气象组织改为政府间机构——世界气象组织(WMO)。其宗旨是促进观测站网的国际合作及情报的快速交换，促进观测的标准化及气象应用于农业、航空、航海等人类各项活动，促进业务水文与气象的密切合作和加强气象有关领域的研究和培训。世界气象组织公约于1950年3月23日生效，宣告世界气象组织的正式诞生，1960年世界气象组织将公约生效日3月23日定为“世界气象日”。1951年12月20日世界气象组织成为联合国的一个专门机构。世界气象组织现有会员160个，其中国家会员155个，地区会员5个(包括香港)。

世界气象组织的机构包括：世界气象大会、主席团、执行理事会、区域协会、技术委员会、秘书处等。中国属第二(亚洲)区域协会。国家气象局长邹竞蒙分别于1987、1991年召开的第十、第十一次世界气象大会上当选为世界气象组织主席至今，现任世界气象组织秘书长为尼日利亚的奥巴西(Obasi)教授。

世界气象组织活动计划有：世界天气监视网计划、世界气候计划、科研和发展计划、水文和水资源计划、技术合作计划、区域计划、教育和训练计划、气象应用计划以及长期规划。为促进国际气象科学技术的发展，世界气象组织设有国际气象组织(IMO)奖、青年科学家研究奖、伏尔萨拉奖和诺贝尔热尔贝－默姆奖。

中国为世界气象组织的创始国之一，早在1874年就派专家参加了国际气象组织召开的国际海洋气象会议。随后许多气象专家曾先后担任国际气象组织执行委员会及技术委员会的委员工作。中国代表参加了1947年在华盛顿市召开的45国气象局长会议，并在世界气象组织公约上签字。世界气象组织作为联合国的专门机构之一，执行联大决议，于1971年11月26日就中国在该组织的代表权问题在世界气象组织会员中进行通信表决，于1972年2月24日通过决议承认中华人民共和国的代表为世界气象组织的唯一合法代表。我国积极参加了该组织的各项业务活动，如世界天气监视网计划、世界气候计划、全球大气试验、水文与水资源计划及技术合作计划等。国家气象中心已成为世界天气监视网全球电讯系统中具有自动化能力较强的区域电讯枢纽和区域气象中心。我国已有400个气象站列入全球气象站网，我国也从世界气象组织获得有关技术装备和奖学金资助，促进了我国气象事业的发展。