中國氣象局主要直屬單位：國家氣象中心（中央氣象台）、國家氣候中心、國家衛星氣象中心（國家空間天氣監測預警中心）、國家氣象信息中心、氣象探測中心、公共氣象服務中心、中國氣象科學研究院、資產管理事務中心、氣象幹部培訓學院、機關服務中心、氣象宣傳與科普中心、中國氣象報社、氣象出版社、氣象學會秘書處、華風氣象傳媒集團有限責任公司、中國華雲氣象科技集團公司。
全國氣象部門（不含港、澳、台地區）現有31個省（區、市）氣象局、330個地（市、州、盟）氣象局、2170個縣（市、旗）氣象局，382個國家、省、地氣象台，2424個氣象觀測站（其中艱苦氣象站1195個，約占49%）。
全國氣象部門現有職工109388人，其中在職職工72834人，離退休職工36554人，有兩院院士9人，博士生導師26人，擁有高級技術職稱的4415人。
中國氣象局為國務院直屬的事業單位（副部級）