国家气候观象台的布局主要依据中国气候系统委员会关于中国气候观测系统的设计原则和确定的重点气候观测区，结合世界气象组织（WMO）对全球气候观测系统（GCOS）和区域气候站网选择原则，在原有国家级观测站基础上择优选址确定。国家气候观象台是对地球气候系统多圈层及其相互作用开展长期、连续、立体和综合观测并开展资料分析、评估研究和提供服务的平台。

   国家气象观测站

    国家气象观测站是国家获取基本气象观测资料的平台。其中国家气象观测一级站是国家气象观测骨干站，承担国家气象综合观测任务,为全国的天气预报和服务提供基本气象观测资料，并按要求承担全球资料交换任务，全日有人值守；国家气象观测二级站是一级站的重要补充，承担国家基本气象观测任务和根据地方服务需要承担其他观测任务,观测资料全国交换。

   区域气象观测站

    区域气象观测站是根据中小尺度灾害性天气预警、大中城市、特殊地区和专属经济区的气象和环境预报服务需要，在国家级观测站布局的基础上，根据当地经济社会发展需要建设的观测站，是国家观测站的重要补充。主要承担地面时空加密观测和实时要素监测业务，提供区域性高时空分辨率的中小尺度灾害性天气、局部环境和区域气候等观测数据。

   国家气候监测网

     以国家气候观象台和卫星观测系统为主体组成。根据气候要素的不同，可包括其他站中与气候业务密切相关的观测要素或项目。国家气候监测网提供高准确度、高可靠和稳定的基准气候观测产品，用于气候业务和气候变化研究，必要时可承担业务试验任务。高空观测根据需要提供大气成份、气溶胶、臭氧、辐射等更多要素的探空资料及产品。天气雷达提供面雨量产品。卫星观测要提供满足气候业务精度要求的产品。

   国家天气观测网

   以国家气候观象台、国家气象观测站为主体组成，是国家天气观测的骨干网，包括了全部探空观测、天气雷达观测和气象卫星观测。主要是提供满足全国天气分析预报和数值模式预报需求的观测产品，也可提供气候预测业务所需的经过初步质量控制的观测产品。

   国家专业气象观测网

     根据气象业务和服务需求，由全国布局的"三站"重要仪器、设施或站点构成的各种专业气象观（监、探）测网。目前主要发展1）国家天气雷达观测网； 2）大气成分观测网；3）生态与农业气象观测网；4）雷电探测网；5）空间天气监测网；6）水文气象观测网；7）海洋气象观测网；8）交通气象观测网；9）城市环境气象观测网；10）气候资源观测网；11）沙尘暴监测网；12）酸雨观测网；13）干旱监测网；14）风廓线雷达观测网；15） GPS/MET观测网等等。气象卫星星座网络是国家专业气象观测网的重要组成部分，根据观测需求，结合、空基观测仪器对特定对象开展一体化协同观测。

   区域气象观测网

   由区域内的国家气候观象台、国家气象观测站为骨架，结合本地区的区域气象观测站构成，是各区域、各省（自治区、直辖市）地域内重要的区域气象综合观测网，是国家天气观测网的补充。其观测资料主要满足区域内精细化天气预报、灾害性天气监测、区域气候业务、区域特色气象服务等的需要。区域气象观测网由各省（自治区、直辖市）按照国家统一要求进行建设。