WMO została powołana jednogłośne przez Dyrektorów Służb Meteorologicznych, członków Międzynarodowej Organizacji Meteorologicznej – IMO (International Meteorological Organization), na konferencji w Waszyngtonie w 1947 r. Konwencja o Światowej Organizacji Meteorologicznej weszła w życie 23 marca 1950 roku.

WMO kontynuuje działalność IMO, powołanej do życia na I Międzynarodowym Kongresie Meteorologicznym w Wiedniu, w 1873 r.

WMO prowadzi swoją działalność za pośrednictwem 5 organów konstytucyjnych:

1. Kongresu Meteorologicznego - najwyższego organu Organizacji. Delegaci krajów członkowskich zbierają się raz na cztery lata celem określenia ogólnej polityki. Kongres podejmuje decyzje o planach Organizacji, jej budżecie, międzynarodowych kodach meteorologicznych i hydrologicznych oraz podstawowych procedurach działalności operacyjnej. Kongres powołuje Prezydenta, Sekretarza Generalnego i wyższych urzędników.

2. Rady Wykonawczej składającej się z dyrektorów 36 narodowych służb meteorologicznych i/ lub hydrologicznych. Zbiera się raz w roku dla przeanalizowania działalności Organizacji i stopnia realizacji zadań przyjętych przez Kongres. Analizuje i przygotowuje rekomendacje i zalecenia dotyczące różnych kwestii dotyczących międzynarodowych problemów meteorologii i innych zagadnień związanych z działalnością Organizacji.

3. Sześciu Asocjacji Regionalnych (Afryka, Azja, Południowa Ameryka, Północna i Centralna Ameryka, Południowo - Zachodni Pacyfik, Europa), które koordynują działalność związaną z meteorologią i innymi obszarami zainteresowań Organizacji w ramach swoich regionów, zabezpieczając interesy regionalne.

4. Ośmiu Komisji Technicznych składających się z ekspertów nominowanych przez państwa członkowskie. Do obowiązków każdej z komisji należy rozpatrywanie specyficznych problemów związanych z zadaniami Organizacji i przygotowywanie podstawowych rekomendacji. Obecnie funkcjonują następujące

5. Programów WMO, z których główne to: Program Światowej Służby Pogody(World Weather Watch), Światowy Program Badań Klimatu (WCRP), Program Badań Atmosfery i Środowiska (AREP), Program Zastosowań Meteorologii, Program Hydrologii i Zasobów Wodnych (HWR), Program Kształcenia i Doskonalenia Kadr, Program Współpracy Technicznej. Każde z państw członkowskich jest reprezentowane przez stałego przedstawiciela przy WMO, który zajmuje się zagadnieniami technicznymi w imieniu danego państwa członkowskiego między sesjami Kongresu. Przedstawicielem RP jest Dyrektor IMGW. Podstawowym zadaniem Stałego Przedstawiciela jest utrzymywanie roboczych kontaktów z władzami swojego kraju oraz odpowiednimi instytucjami państwowymi i niepaństwowymi odpowiedzialnymi za sprawy, które są przedmiotem zainteresowania Organizacji.

Podstawowe zadania Światowej Organizacji Meteorologicznej odnoszą się zarówno do działalności podstawowej, niezbędnej do osłony i poprawy świadczonych na poziomach narodowych i międzynarodowym usług w zakresie serwisu meteorologicznego i hydrologicznego, jak również do jego rozszerzenia.
Wynikają one z dwóch głównych celów WMO:

• Rozwoju roli i znaczenia działalności narodowych służb meteorologicznych i hydrologicznych;

• Wykorzystania możliwości meteorologii i hydrologii operacyjnej dla wniesienia przez nie istotnego wkładu w tworzeniu i rozwój potencjału narodowego dla realizacji zadań stałego i zrównoważonego rozwoju w ramach realizacji przyjętej przez ONZ AGENDY 21 oraz związanych z nią międzynarodowych konwencji.

Głównymi celami Światowej Organizacji Meteorologicznej, zapisanymi w Konwencji WMO są:

1. Koordynowanie światowej współpracy w organizacji sieci stacji, prowadzących obserwacje meteorologiczne i hydrologiczne oraz inne obserwacje, np. geofizyczne. Organizacja powinna przyczyniać do tworzenia i rozwoju centrów i ośrodków, prowadzących osłonę hydrometeorologiczną i realizujących inne formy obsługi użytkowników;

2. Inicjowanie tworzenia, rozwoju i utrzymywania systemów szybkiej i sprawnej wymiany informacji meteorologicznych i innych danych niezbędnych do realizacji zadań Organizacji;

3. Promowanie standaryzacji form i postaci informacji meteorologicznych i innych oraz wprowadzanie zunifikowanych form publikowania wyników obserwacji i opracowań statystycznych;

4. Patronowanie rozwojowi zastosowań meteorologii w lotnictwie, żegludze , rolnictwie, rozwiązywaniu problemów gospodarki wodnej oraz w innych dziedzinach życia i działalności człowieka;

5. Promowanie aktywizacji działań w zakresie hydrologii operacyjnej i dalszej ścisłej współpracy między służbami meteorologicznymi i hydrologicznymi;

6. Pobudzanie i koordynacja działalności naukowo - badawczej i szkolenia kadr w zakresie meteorologii i innych dziedzinach z nią związanych;

Fundamentalne dokumenty WMO to: