Trudności w przewidywaniu pogody nie są niczym nowym. Ludzkość od zawsze była bardzo zależna od otaczającego ją środowiska, w związku tym próbowano tę pogodę zrozumieć i przewidzieć. Przez wiele wieków pogodę „prognozowano” posługując się np. przysłowiami ludowymi, np. gdy Św. Barbara po lodzie, to Boże Narodzenie po wodzie. Próbowano także prognozować pogodę na podstawie układu planet. Pierwsze poważne próby opisania i zmierzenia elementów pogody związane są z rozwojem nauk przyrodniczych w XVII w. Wtedy to powstają:
- barometr - przyrząd do pomiaru ciśnienia atmosferycznego, wynalazł go Evangelista Toricelli w 1644 r.,
- higrometr - przyrząd do pomiaru wilgotności powietrza,
- anemometr - przyrząd do pomiaru prędkości wiatru.
Coraz częściej zaczęto też prowadzić regularne pomiary meteorologiczne. Zwykle pomiary te były prowadzone w stałych punktach pomiarowych (były to najczęściej obserwatoria astronomiczne i uczelnie), które od 1654 roku zaczęły tworzyć sieci obserwatoriów meteorologicznych (np. Sieć Florentyńska, Palatyńska czy Sieć Towarzystwa Królewskiego; Trepińska 1997, 2007; Sorbian 2004).
XVIII i XIX wiek to zarówno prace badawcze (np. koncepcja ogólnej cyrkulacji powietrza na kuli ziemskiej, zwłaszcza komórki Hadley’a) jak i stworzenie klasyfikacji chmur oraz skali do określania siły wiatru (skala Beauforta).
Przełomem technicznym bardzo przydatnym w późniejszym rozwoju służb pogody było wynalezienie w 1837 roku przez Samuela Morse’a telegrafu. Odtąd łatwiejsze stało się przekazywanie wyników coraz liczniejszych pomiarów i obserwacji meteorologicznych. Tworzono pierwsze mapy pogody, a w 1860 roku w „The Times” opublikowana została pierwsza prognoza pogody.
W XX wieku wraz z rozwojem technik obliczeniowych pojawiły się pierwsze próby tworzenia i zastosowania do prognozowania zjawisk atmosferycznych modeli numerycznych. W 1905 r. V. Walfrid Ekman po raz pierwszy rozwiązał prosty układ równań ruchu w atmosferze. Prace naukowe m.in. V. Bjerknesa (teoria cyklogenezy, czy tworzenia się układów niskiego ciśnienia i związanych nimi frontów atmosferycznych) oraz T. Bergerona (opis powstawania opadów) przyczyniły się do dalszego rozwoju technik prognozowania pogody.
Dalszy postęp techniczny przyniósł skonstruowanie radaru (pierwszy radar został uruchomiony w 1942 r.), a następnie zastosowanie go do celów badań atmosfery, a także wystrzelenie pierwszych satelitów meteorologicznych (w 1960 r.). Doskonalenie metod pozyskiwania informacji o stanie pogody oraz technik przetwarzania przyczyniło się do znacznego postępu w prognozowaniu pogody.