大気の状態(じょうたい）を知るために，気温・気圧(きあつ）・湿度(しつど）・風向風速・降水量(こうすいりょう）などの気象要素(きしょうようそ）を測定(そくてい）したり，雲・霧(きり）・雨・雪などの諸現象(しょげんしょう）を観察(かんさつ）すること。気象観測(きしょうかんそく）のおもな目的(もくてき）は，全世界にもうけられた気象観測機関(きしょうかんそくきかん）が同一の時刻(じこく）に同一の方法(ほうほう）で観測(かんそく）を行い，得(え）られた結果(けっか）を迅速(じんそく）に収集(しゅうしゅう）して，ある地域(ちいき）または北半球全域(ぜんいき）などの気象(きしょう）状態(じょうたい）をとらえ，それにもとづいて気象(きしょう）の予報(よほう）を行うことである。観測対象(かんそくたいしょう）によって次のように分けられる。

〔地上気象観測(きしょうかんそく）〕 地面近くの気温・気圧(きあつ）・湿度(しつど）・風向風速・降水量(こうすいりょう）・雪の深さ・雲・天気・日照(にっしょう）・蒸発量(じょうはつりょう）などの気象要素(きしょうようそ）を観測(かんそく）する。観測(かんそく）する戸外の場所を露場(ろじょう）とよぶ。

 気温や気圧(きあつ）などは，露場(ろじょう）の中の地上1．5mの高さではかる。

〔海上気象観測(きしょうかんそく）〕 船舶(せんぱく）や気象観測(きしょうかんそく）船，海洋気象(きしょう）ブイロボット，フロートなどで海洋の気象要素(きしょうようそ）を観測(かんそく）する。

〔高層気象観測(こうそうきしょうかんそく）〕 高層(こうそう）の気圧(きあつ）・気温・湿度(しつど）・風などを，観測機器(かんそくきき）と無線器(むせんき）をいっしょに気球につけて飛(と）ばして観測(かんそく）したり，気象(きしょう）ロケットに観測機器(かんそくきき）をのせて打ち上げて観測(かんそく）する。

〔レーダー気象観測(きしょうかんそく）〕 電波を発射(はっしゃ）して雨滴(うてき）や雪片(せっぺん）などからの反射(はんしゃ）電波を受け，降雨(こうう）域(いき）や降雪域(こうせついき）を観測(かんそく）する。

〔気象衛星観測(きしょうえいせいかんそく）〕 気象衛星(きしょうえいせい）によって雲の分布(ぶんぷ）・雲の高さ・高層(こうそう）風・海面水温・海霧(かいむ）・海水などを観測(かんそく）する。

〔アメダス観測(かんそく）〕 全国約(やく）1300地点にロボット気象(きしょう）計を，約(やく）290地点に自動積雪深(せきせつしん）計を配置(はいち）して，細かな地点の雨量(うりょう）・風向風速・気温・日照(にっしょう）・積雪(せきせつ）の深さを観測(かんそく）し，そのデータを電話回線を通して集めるものである。これをアメダス（地域気象観測(ちいききしょうかんそく）システム）という。