清同治十一年(1872年)建，名徐家汇天文观象台。光绪二十五年(1899年)将天文学部迁往松江县佘山。1950年12月成立华东军区上海气象台，1955年改称今名。拥有各种先进气象仪器和同步气象卫星接收设备，承担着区域气象通讯枢纽和西太平洋气象服务工作，是华东地区气象服务中心。自清光绪九年(1873年)以来，观测记录延续至今，是中国气象资料最完整、年代最久的气象台之一。