中國氣象科學研究院的主要任務是圍繞氣象防災減災、應對氣候變化、生態文明建設等國家需求開展基礎研究、應用基礎研究、應用研究和技術開發，跟蹤國際大氣科學發展前沿，面向氣象事業高質量發展要求，主動對接業務服務需求，牽頭組織凝練關鍵科學和技術問題，開展相關研究。重點研究領域包括災害性天氣、氣候與氣候變化、數值預報理論與方法、大氣探測新技術、氣象資料應用、專業氣象模式、生態氣象、環境氣象、農業氣象、冰凍圈氣象、海洋氣象、災害影響評估、氣象對國家安全和經濟社會發展的影響，以及滿足氣象事業發展需要拓展的領域。