我国近代最早的气象科学研究机构是1928年2月于南京成立的“中央研究院气象研究所”,第一任所长是我国著名的气象学家竺可桢。1928年2月,中央研究院决定将观象台筹委会分为气象和天文两个研究所,竺可桢被任命为气象研究所所长。气象研究所不仅搞科研,还要担负繁重的气象观测和天气预报任务。由于大学院内无代表性,故观测地址几度迁移,最后迁移到南京北极阁。气象研究所共13人,主要开展的观测、天气预报业务和气象研究项目有地面、高空、日射、天气现象、微尘、物候、地震等。1930年1月1日起,气象研究所开始绘制天气图和发布天气预报及台风警报。1936年4月5日,竺可桢任浙江大学校长仍兼气象研究所所长职务,当年10月份气象研究所吕炯正式被任命为代理所长。1937年日本侵华告急,卢沟桥事变后,南京、上海一带也山雨欲来风满楼,中央研究院及所属研究所皆做了迁移的准备。气象研究所先后迁移到江西南昌、湖南长沙、湖北汉口、四川重庆,1946年8月又迁回南京北极阁,10月1日开始办公。1949年1月迁至上海,9月又由沪返宁,10月恢复工作。气象研究所经几度搬迁,业务工作基本处于半停顿状态。在重庆期间,尽管天下不太平,气象研究所还编印了《中国之温度》、《天气预告学》和《测风气球观测须知》等书册及不定时出版《气象月刊》、《云南气象年报》、《气象学报》等刊物,对后来气象学发展起到一定的作用。1943年吕炯担任中央气象局局长,1944年5月由赵九章代理气象研究所所长职务;1946年竺可桢获准辞去所长,由赵九章任所长,直至1949年。1950年中央研究院气象研究所改名为中国科学院地球物理研究所,并于1951年迁至北京。从1929年起到1937年的9年间,气象研究所先后开办了4期气象培训班,培训学员近百名。竺可桢1928年提出了《全国设立气象测候所计划书》,1929～1941年的13年中,建成各级测候所50多个,其中研究所直属的测候所28个。1924年中国气象学会成立。从1925年起发行中国气象学会会刊,10年间共在会刊上发表文章60篇,属于研究论文的27篇。1935年起中国气象学会会刊改名为《气象杂志》。1935～1945年刊登论文180篇,到1949年中华人民共和国成立共刊登论文400多篇。竺可桢是近代气象科学的奠基人,他不但在极为困难的条件下组织气象科学的研究,而且带头完成大量气象研究工作,有很多开创性成果。1927年,中国、瑞典、德国与丹麦地学家组成中国西北科学考察团,李宪之于1934年发表《塔克拉玛干沙漠对若羌长期天气的研究》等论文,就是这次考察的部分科学报告。李宪之的《东亚寒潮袭侵的研究》一文首次对寒潮做了全面的总结。他的《台风的研究》也有较大的影响。涂长望的《大气运行与世界气温的关系》和《中国天气与世界大气的浪动及其长期预告中国夏季旱涝的应用》是我国长期天气预报开创性工作,对我国现代长期预报的研究仍有影响。张宝堃提出划分四季的标准,至今仍在我国应用。赵九章、叶笃正等人在我国对动力气象学进行了开创性的研究。竺可桢的《中国历史时代的气候变迁》等著作,在这一领域里站在世界的前列,得到各国的重视,也为全国解放后气象科学研究的开展打下了一定的基础。