根據(jù)承擔(dān)的觀測業(yè)務(wù)屬性和作用，氣象觀測站可以分為國家基準(zhǔn)氣候站、國家基本氣象站、國家一般氣象站三類。此外，還有無人值守氣象站。這些站點(diǎn)的主要作用是研究大氣氣體成分濃度、溫度、濕度、風(fēng)、蒸發(fā)、降水、輻射等要素。

國家基準(zhǔn)氣候站是為獲取具有充分代表性的長期、連續(xù)氣候資料而設(shè)置的氣候觀測站，可以承擔(dān)觀測業(yè)務(wù)試驗(yàn)任務(wù)。國家基本氣象站是根據(jù)全國氣候分析和天氣預(yù)報(bào)的需要所設(shè)置的氣象觀測站，主要擔(dān)負(fù)區(qū)域或國家氣象情報(bào)交換任務(wù)，是國家天氣氣候站網(wǎng)中的主體。

國家一般氣象站是按省(區(qū)、市)行政區(qū)劃設(shè)置的地面氣象觀測站，獲取的觀測資料主要用于本省(區(qū)、市)和當(dāng)?shù)氐臍庀蠓?wù)。無人值守氣象站是在不便建立人工觀測站的地方，利用自動(dòng)氣象站建立的無人氣象觀測站，用于天氣氣候站網(wǎng)的空間加密。

地面氣象觀測站的分類，包括大氣本底站、氣候觀象臺、基準(zhǔn)氣候站、基本氣象站、(常規(guī))氣象觀測站、應(yīng)用氣象觀測站、志愿氣象觀測站、綜合氣象觀測(科學(xué))實(shí)驗(yàn)基地、綜合氣象觀測專項(xiàng)試驗(yàn)外場等九種類型。高空氣象觀測站包括氣象飛機(jī)、氣象飛艇、高空氣象觀測站、天氣雷達(dá)站、飛機(jī)(飛艇)氣象觀測基地等，主要通過攜帶各種類型的氣象觀測儀器進(jìn)行大氣當(dāng)中的氣象狀況進(jìn)行觀測。空間氣象觀測站包括氣象衛(wèi)星、空間天氣觀測站、氣象衛(wèi)星地面站、衛(wèi)星遙感校驗(yàn)站等，用于監(jiān)測空間中的氣象狀況。