Наблюдения на метеорологических станциях в основном имеют характер измерений и ведутся с помощью специальных измерительных приборов; лишь немногие метеорологические элементы количественно оцениваются без приборов (степень облачности, дальность видимости и некоторые другие). Качественные оценки, например определение характера облаков и осадков, производятся без приборов.
Для сетевых приборов необходима однотипность, облегчающая работу сети и обеспечивающая сравнимость наблюдений.
Метеорологические приборы устанавливаются на площадке станции под открытым небом. Только приборы для измерения атмосферного давления (барометры) устанавливаются в закрытом помещении станции, так как разница между давлением воздуха под открытым небом и внутри помещения ничтожно мала (практически отсутствует).
Приборы для определения температуры и влажности воздуха защищают от действия солнечной радиации, от осадков и порывов ветра, и для этого их помещают в будках особой конструкции. Отсчеты по приборам делаются наблюдателем в установленные сроки наблюдений. На станциях устанавливаются также самопишущие приборы, дающие непрерывную автоматическую регистрацию важнейших метеорологических элементов (особенно температуры и влажности воздуха, атмосферного давления и ветра). Самопишущие приборы нередко конструируют так, что их приемные части, помещенные на площадке или на крыше здания, имеют электрическую передачу к пишущим частям, установленным внутри здания.
Принципы ряда метеорологических приборов были предложены еще в XVII—XIX веках. В настоящее время в метеорологическом приборостроении наблюдается быстрый прогресс. Создаются новые конструкции приборов с использованием возможностей современной техники: термо- и фотоэлементов, полупроводников, радиосвязи и радиолокации, различных химических реакций и т. п. Особенно нужно отметить применение в последние годы в метеорологических целях радиолокации. На экране радиолокатора (радара) можно обнаружить скопления облаков, области осадков, грозы и даже большие атмосферные вихри (тропические циклоны) в значительном отдалении от наблюдателя и прослеживать их эволюцию и перемещение.
Как упоминалось выше, достигнуты большие успехи в конструировании автоматических станций, передающих свои наблюдения в течение более или менее длительного времени без вмешательства человека.
