远在3000年前的商代，我国就用甲骨文来记载关于刮风、下雨、旱、涝等的天气情况了。这是公元前1217年商代甲骨文的气象记录，上面的文字是：癸亥卜，鼎(真)旬。三月。乙丑，夕(夜)，雨。丁卯，明，雨。戊(辰)，小采日，雨，风。己(巳)，明，启(霁)。壬申，大对于天气现象产生的原因，我国古代人民对一些现象作了解释。《庄子》一书中说：“大块噫气，其名为风。”这说明风是由于空气的流动而形成的。南宋的朱熹对雨的产生作了解释：“气蒸而为雨，如饭甑盖之，其气蒸郁而汗下淋漓。”他还说过露不是降落的。李时珍的《本草纲目》中说：“露者，夜气着物而润泽于道旁也。”
我国古代的史书以及各地的地方志上，都有较详细的气象记录。从汉代以来，就记录了大旱、大寒以及霜雪冰雹等特殊的气象，特别是各朝的首都一带地区更为详细。
我国很早就使用气象仪器来观测天气状况了，是最早发明风向计和雨量器的国家。东汉的张衡在公元132年发明了候风地动仪。它立一根5丈(约16.7米)的高竿，竿上装一只可以转动的铜鸟，根据铜鸟随风转动的方向，就可以看出是什么风向了。这同12世纪外国书籍上记载的候风鸡相似，比铜鸟的记载要晚1000年。
我国古代还有一种风向旗，在旗上系着小铃，挂在高竿上。看看旗被吹向的方向，就知道吹的是什么风。这同现代的风向袋相似。
我国最早使用了雨量器。在1247年宋代的《数书九章》中有记叙。雨量器大小统一标准，圆筒直径14厘米，并有铜制的量雨标尺。