汕头市气象局前身为汕头气象站。始建于1951年1月。2006年7月，内设机构3个，办公室（人事科、计财科、监察审计科与党组纪检组合署）、业务科、行政执法办公室（政策法规科）；直属正科级事业单位6个，汕头市气象台（汕头市气象预警信号发布中心、汕头海洋气象台、汕头市气象科技信息服务中心）、汕头市防雷中心（汕头市防雷设施检测所）、汕头市气象局财务核算中心、汕头市气象局后勤服务中心、汕头观象台（汕头国家基准气候站和汕头市探空站）、汕头气象雷达站；管辖汕头市人工影响天气办公室、汕头市防雷减灾管理办公室2个地方气象机构。
汕头市气象局现有在职人员111人，其中：研究生学历2人、本科以上学历28人（占25%）、大专以上学历73人（占66%），高级职称4人（占4%）、中级职称29人（占26%）、初级及以下职称78人（占70%）。
公众服务方面，1997年2月1日，自行制作的天气预报节目正式在汕头电视台播放；1998年9月30日，正式起用汕头市热带气旋公众警示信号、开通“121”气象信息电话，规范提高防台抗灾工作、减少台风造成的损失。“121”气象信息电话的开通，为公众服务提供重要手段，2005年起“121”电话升位为“12121”。目前，公众气象服务由电视天气预报、广播、报纸、气象短信预警平台、手机多媒体气象服务、电话语音气象服务、气象网站等组成，充分利用各种媒体渠道，做到第一时间、第一发布。
决策服务方面，长期以来，把灾害性天气作为决策服务的重点，通过重要气象快报、气象专题报告、电话汇报、现场汇报等多种形式向党政机关提供防灾抗灾决策服务，并与市政府主要领导和分管领导建立了气象服务热线联系。1995年为汕头市安委、市政府开通计算机气象服务终端；2005年11月，建成“汕头市党政领导气象防灾决策服务预警短信发布平台”，在三分钟内把气象气象信息传递到乡、镇、街道一级党政领导，实现第一时间为各级领导提供防灾减灾提供决策依据。
专业服务方面，20世纪80年代，建立覆盖潮汕地区的气象警报服务网、开展旬报、月报、季报、年报等中长期气象服务；20世纪90年代开始通过计算机网络为专业用户提供终端、网页服务；安装现场气象服务车为重大社会经济活动、重大工程项目提供气象保障。2008年5月推广和使用“实时气象信息显示屏”。
气象科普方面，长期以来，汕头市气象局高度重视气象科普宣传工作，努力通过新闻媒介等形式广泛宣传气象科普知识，增强全民气象防灾减灾意识。1999年4月2日，广东省暨汕头市气象科普教育基地建成，在汕头气象雷达站举行挂牌揭幕，汕头市气象科普教育基地由汕头气象台、汕头观象台和汕头气象雷达站三部分组成，是继全国四个气象科普基地对外开放点之后，在广东省建立的第一个气象科普教育基地；1999年11月22日，汕头广东省气象科普教育基地被批准为全国科普教育基地并授予证书。
