酒泉市的气象记录起始于1934年7月民国时期酒泉测候站。1949年9月空军司令部在酒泉成立的航空测报处是酒泉地区气象局前身，1972年10月改称酒泉地区气象局，2002年9月随着酒泉撤地设市更名为酒泉市气象局。
酒泉市气象局下辖敦煌、肃北、安西、马鬃山、玉门镇、金塔、鼎新等8个气象局站。其中敦煌、酒泉、马鬃山为国家气候观象台，安西、肃北、玉门镇、金塔、鼎新站为国家气象观测站一级站。2001年成立的嘉峪关市气象局，其职能和业务均由酒泉市气象局承担。阿克塞县气象站属地方政府自建、自管的地方气象站。酒泉市气象局直属科级事业单位5个：分别为酒泉市气象台（酒泉航天气象基地）、酒泉市气象科技服务中心（酒泉市庆典气球服务中心、酒泉市气象局机关后勤服务中心）、酒泉防雷中心、甘肃省气象信息与技术装备保障酒泉分中心（酒泉市人工影响天气办公室、酒泉制氢站）、酒泉国家气候观象台。
