深圳市气象局（台）最先名为珠江军分区宝安县气象站，于1952年7月1日正式成立，同时开展气象观测业务。现内设机构为：办公室、科技发展处、气象预警预报处、监测网络处、气象减灾处（人工影响天气办公室），下设两个事业单位：深圳市国家气候观象台（市气候中心）和深圳市气象服务中心（市防雷设施检测所）。
深圳市气象局（台）早期的区域气象观测始于1958年，目前全市有60个四要素站点，62个六要素站点组成自动气象站网。2006年1月19日，深圳市防灾预警气象雷达（新一代多普勒天气雷达）开机。2006年11月，位于石岩的第一部VAISALALAP-3000风廓线雷达投入业务试运行。2007年5月安装深圳机场同型号的风廓线雷达。开展闪电探测、多下垫面温度监测、太阳辐射、紫外线监测、酸雨自动监测、CO2观测、GPS水汽监测、能见度观测、土壤水分监测、实景视频监测等特种观测项目。
气象服务包括：
1.决策气象服务根据决策气象服务的需求，逐步形成短中长期预警预报、预测预估相结合、定期（日、周、月、季度、汛期、年度）和不定期（预警信号、信息快报）相结合的决策气象服务体系；
2.公众气象服务通过电视、报纸、121电话、短信、电台、网站等媒体向公众发布气象信息，内容包括未来七天天气预报、空气质量预报、气象生活指数预报、日出日落潮汐等信息以及与气象相关的提示，火险天气预报、空气质量预报、早晨重点时段（6-9小时）短时预报、地质灾害气象预警、交通专题天气预报、高温中暑指数预报、一氧化碳中毒气象等级预报、灰霾等级预报、紫外线指数等级预报等；
3.专业与专项服务包括农业气象服务、专题气候分析、专业服务、防灾减灾服务等；
4.灾害天气预警信号发布重点针对台风、暴雨、雷电、大雾发布分区预警信号，分区预警发布最小单元精细到街道办辖区，预警发布地域从全市细化到分区（区域、街道）。
