西方传来的气象学
欧洲文艺复兴时期后，十七世纪上半叶，发明了温度表、气压表，不久又发明了多种湿度表、风速表、雨量器。由此，意大利一实验学院得以于1653 年建成一个由7个站组成的气象观测网。不少欧美国家开始观测。哥伦布的航海以及欧洲至东亚海运航路的开拓对欧洲工商业有很大推动，引起了对气象情报的客观要求。科学仪器的发展使得十七八世纪的科学家们研究出一些基本的物理学定律，由此才能取得对气象现象的深入认识。
1780年德国帕拉替那气象学会组织了一个由40个站组成的标准化气象站网，包括一些其他欧洲国家的站和少数美国的站，仪器近似，有统一的规范。15年后因战争而停办。以后许多国家的气象台站逐渐增多。工商业、海运的发展，要求有可靠和经常的天气情报。1853年首次国际气象会议在布鲁塞尔召开，主要讨论海洋气象问题。这是国际气象工作合作的开始。
气象站网有了进展才能分析较大区域中天气的分布和变动。1820 年德国莱比锡一位气象学家分析了1783年的天气，并开始绘制天气图。虽然都是事后很久的分析，但看出有很大的潜在用途。要用天气图作出及时有用的天气预报，需要更多的站并解决通讯问题。20多年后，1843年摩尔斯发明了电报，1850年美国绘制由电报传输的天气图，5年后法国也开始绘制。
清朝的海关自1876年开始，于八十年代初步建起一个主要在沿海的观测网，这是由英国人包办和控制的。真正由本国建的完全没有，相反，外国纷纷入侵并设置气象台站。民国初的9年中，中国政府部门开始设了少量台站，但多未能持久。
中国人民于长期的生产、生活中累积了许多知识和经验，有不少学者提出理性认识。气象季节变化与生物关系（物候）的知识以及在农事上的应用，夏代就开始有所总结，到两周已有专著。自南北朝起，对气象与多种农业问题关系的知识及其应用已写入农业专著，并在多种重要农书中扩大和更新。很多学者、医学家、航海家记录和观察种种天气现象，并探讨其成因，如庄周、王充、沈括、朱熹等提出过不少理性看法。南朝刘宋时就已有对台风的描述。明末外国教士开始介绍西方的气象知识，1674年开始有西方初期气象仪器的介绍，1871年已有关于气象学原理的译本。但在封建统治下，却没有引起清廷的重视。
列强在中国设立的气象台站
早期法、俄在北京的活动
十八世纪中叶就有法国人在中国进行气象观测。耶稣会士宋君荣（Gaubil， Antoine Peter，1689—1759）和钱德明（Amoit，Jean Joseph Marie，1718—1793）精通满文，获得清廷信任。宋君荣1743年曾在北京进行气温观测。钱德明于1757—1762年首先在北京进行6年项目完整的观测。
1841年俄国教会在北京设立一测候站，1850年扩充改称北京地磁气象台，1867年改属彼得堡科学院，俄著名科学家傅烈旭（H.Frische）为台长，连任16年。在1841—1914年这74年中多次停顿，仅存29年气温记录，降水量存54年记录。
俄国在新疆的考察
1868年俄国人布耶可夫斯基曾在天山进行观测。俄国人普尔热瓦尔斯基三次来新疆，从伊宁深入内地沿途观测，到达哈密和罗布泊。1893年俄国人罗波洛夫斯基到达鲁克沁设站观测（1893年12月—1895年 12月）。同年俄国人克莱得茨曾对阿勒泰一带观测。1906年6月奥地利动物学家楚格迈尔曾到和田克孜勒山口观测。
法国在上海设徐家汇观象台
法国早在1840 年就筹划在江南设一观象台。1853年3月新建成上海董家渡天主堂，1865年法国教会派曾受过气象培训的神父到董家渡建观象台进行观测。1847年上海徐家汇耶酥会会所建成，新建的徐家汇观象台于1872年12月开始接替董家渡观测。次年在肇家浜（今蒲西路）新址观测。气象方面的成就有：
（1）项目完全的地面气象观测连续77年无中断，为全国之最。
（2）1879年8月初成功地预报了一次台风将临近上海，受到租界当局和舰只的赞赏和鼓励。1895年9月绘制第一张地面天气图。预报台风和海上大风有了依据。
（3）1884年9月租界当局建成外滩信号台，每日悬挂长江口和上海港风情旗帜信号。1906年起信号扩大到表示海域分区大风、台风和低气压情况。1911年起增加夜间灯信号。
（4）1914年5月起，通过法租界无线电台，每日两次发布海区天气实况和预报及授时信号，扩大了海洋服务面。
（5）收集各地天主教堂的气象观测记录。
（6）出版：《观测公报》，包括本台详细气象记录和地磁记录（1872—1941）；《月报》，包括海关各观测点和教会的气象要素月值统计（1913—1943）；科学研究报告。
俄国在东北的观测网
1891年《中俄密约》许俄建中东铁路。1909年俄在沿北线建成满洲里等9处测候所，1914—1916年增建5处。其中有7处1936年后为伪满所接办。
日本在东北、台湾和南方的观测网
中东铁路南段于1905 年为日本所占有。1905—1909年，日军先后设大连、营口、沈阳、旅顺、长春等测候所。1913—1934年，南满铁路增设12个测候所，并着眼于农业开发。另外在杭州（1904—1918）、汉口（1905—1936）、沙市（1905—1920）、济南（1916—1943）和上海（1920— 1941）领事馆中进行气象观测。
1895年6月日本入侵台湾，1897年在台北等处设测候所5处，后又增设4处。在台北设有气象台。
德国在青岛设气象台站
德国于1897年强占胶州湾，其港务测量部开始简单的气象观测。1905年迁水道山。1909年增设地震、地磁、天文观测。1911年改称“皇家青岛观象台”，增加潮汐观测。德国原有在山东筑铁路的企图，曾设济南、张店、青州、坊子、高密、胶州等测候所。
1914年11月日本侵占青岛后，改称“测候所”，1916年5月委托朝连岛灯塔进行海洋和气象观测，1917—1924年曾在市郊和胶济铁路沿线各设9处测候所，并在大公岛灯塔设海洋和气象观测。
英国和其他国家的气象台站
英国1883年在香港设皇家气象台，主要为航海航空服务，早年曾设信号台。不久又开展天气预报和台风警报业务。后来逐步在启德机场和附近岛屿设有气象站20多处。 1922年起有测风气球观测，后又有无线电探空观测。气象台在1942—1946年日军入侵时期停止工作。英国人在天津开埠后于1887年9月设测候所，直到1941年停止工作。
其他国家，如葡萄牙于1881年在澳门，法国在昆明（1921—1936）、蒙古（1928—1932），印度在西藏亚东（1933—1939）设站观测气象。
中国兴办的气象站网
海关气象观测网
1854年清廷在各通商口岸派驻海关监督，设助理称税务司，由外国人担任，掌握海关实权。1863年英国人赫德继任总税务司，控制了中国海关。赫德于1869年11月发出28号通札，要求各海关进行气象观测，称“海关广设沿海沿江，地域广达纬线20度、经线10度。机构现况容许进行气象观测而无须增加人员。购置仪器外，不需其他开支。气象观测对于科学界和东方航海人员和其他人可具有实际价值”。由此，自1876年起先后在沿海（包括台湾）灯塔和沿海、沿长江港埠（包括少数内地商埠）建起观测点65处。有10处是在内地（东北、广西、广东、云南）。三分之二是1900年以前所建，1880年已达27处。共有44处连续工作至抗日战争。有26处整年记录长达50年以上，最长的63年。观测项目较全，所用仪器均购自外国，记录文字均用英文，观测人员均外籍（民国始有中国人参加）。这个观测网的直接作用当然是为外国（特别是英国）海运服务，也就是为外国侵略服务。但由于无通讯条件，只有一小部分能将报告通过电报集中到上海。 1897年起建点的有天津、芝罘、九江、汉口、宁波、厦门和大戢山岛；1901年起增加镇江、宜昌、重庆、温州、汕头。由于所累积的资料年代长久，这个观测网的记录至今仍是我国气候和气候变化研究的宝贵资料。
这个观测网虽是英国人包办，为外国航运服务，但属中国海关，是用中国人的财力兴办，所以把它们列为我国的事业。
民国初期农业部门设站
清末变法维新运动后，1906 年才有农工商部，开始设一些农、林、牧试验场。1911年在北京设农商观测所。1917年已有10个省的试验场和3个农校有气象观测，另有3个观测所。现在存有长期记录的有保定（1913—1937）、归绥（1914—1937）和太原（1916—1937）。另外东南大学、广东大学和岭南大学的农科也有较长的记录。可见农业部门的气象观测比中央观象台还早，设站成绩也较好。但因当时政府经费无保证，多数测点也维持不长久。
教育部设中央观象台
1912年，在蔡元培的支持下，中华民国政府决定在北京建立中央观象台，任天文学家高鲁博士为台长，接管原钦天监外署（今建国门），计划设历数、天文、气象、磁力四科。次年派蒋丙然博士筹建气象科（1915年成立）。蒋丙然，闽侯人，上海复旦大学物理系毕业，留学比利时双卜罗大学，获农业气象学博士学位。中国气象事业创始人之一。1924年任青岛观象台台长、青岛大学教授。1946—1966年任台湾大学农学院教授。曾任中国气象学会会长（1924—1930）。
中央观象台于1913年开始气象观测，并编订我国最早的观测规程。1915年收集海关测候所气象电报和徐家汇观象台转发来的国外气象电报，据此绘制我国最早的天气图，制作天气预报，次年起向公众发布。1919年航空署成立，下设气象科，次年开始北京至浦口之航运，观象台曾予协助。
布设观测网为事业所必需，也是中央观象台之职责。1920年拟订设立40个台站的计划，强调航空需要。次年经教育部通过，批准先设10处，但终因经费无着，只设了张北、开封、西安3处，且在1927年前后即停办。观象台的观测也于1927年时停时续。
1928年观测工作由中央研究院气象研究所继续，至1937年9月卢沟桥事变起停止，天气预报工作早在1921年已停止。
张謇设南通军山气象台
1905年，张謇在他个人所设的博物苑开始气象观测，开国人气象观测之先河。后派员到徐家汇观象台学习并托购法国仪器，在军山建气象台，1917年开始工作，张自任台长。1909年，接收徐家汇台所发各地报告，绘制天气图，发布天气预报和警报。1926年张逝世后，改由政府维持。
鸦片战争后，外国侵略者的特权不断增加，他们在各自的侵略基地设置气象台站网，而清皇朝却没有一个气象台站。1876年起，以中国海关的名义用中国财力所设的海关气象台站网也完全是英国人操纵，为其日益增大的洋货输出和海运服务。1920年以前，民国农业和教育部门开始设置的小量台站多数也很快夭折。下面将1911年和1919年全国各级测候所的数目统计列于下表：
1911年和1919年各级测候所数统计表
1911年存在的本国所设的54个测候所中53个为海关所设，另一个便是张謇所设。他新建南通军山气象台后曾为此事呈报县知事，说：“窃农政系乎民时，民时关系气象。……各国气象台之设，中央政府事由，我国当此时势，政府宁暇及此？若地方不自谋，将永不知气象为何事，农业根本之知识何在，謇实耻之。”足见其对气象的重要意义有深刻的认识，也深知当时政府不可能有办气象工作之能力。