衡水市气象局实行河北省气象局与衡水市人民政府双重领导，以河北省气象局领导为主的管理体制，在河北省气象局与衡水市人民政府领导下，根据授权承担本行政区域内气象工作的政府行政管理职能，依法履行气象主管机构的各项职责。
局机关设办公室、业务科技科、计划财务科、人事教育科（监察审计室）四个科室；设市气象台、市人工影响天气办公室、市防雷中心、市气象科技服务中心、市气象局后勤服务中心、市局观测站6个直属事业单位；下辖安平县气象局、深州市气象局、冀州市气象局、武强县气象局、饶阳县气象局、阜城县气象局、景县县气象局、武邑县气象局、故城县气象局、枣强县气象局10个县（市）气象局。
全市气象部门现有职工140人，其中市局67人（机关18人，事业单位49），县（市）局73人。具有本科以上学历人员72人，硕士学位人员5人。副研高工11名，工程师45名。
制定本行政区域气象事业发展规划、计划，并负责本行政区域内气象事业发展规划、计划及气象业务建设的组织实施；对本行政区域内的气象活动进行指导、监督和行业管理。
负责本行政区域内气象监测网络工作的管理，依法保护气象探测环境；管理本行政区域内公益气象预报、灾害性天气警报以及农业气象预报、城市环境气象预报、火险气象等级预报等专业气象预报的发布；及时提出气象灾害防御措施，并对重大气象灾害作出评估，为本级人民政府组织防御气象灾害提供决策依据。
制定人工影响天气作业方案，并在本级人民政府的领导和协调下，管理、指导和组织实施人工影响天气作业；组织管理雷电灾害防御工作，会同有关部门指导对可能遭受袭击的建筑物、构筑物和其它设施安装的雷电灾害防护装置的检测工作。
负责向本级人民政府和同级有关部门提出利用、保护气候资源和推广应用气候资源区划等成果的建议；组织对气候资源开发利用项目进行气候可行性论证。
组织开展气象法制宣传教育，负责监督有关气象法规的实施，对违反《中华人民共和国气象法》有关规定的行为依法进行处罚，承担有关行政复议和行政诉讼。
统一领导和管理本行政区域内气象部门的计划财务、机构编制、人事劳动、科研和培训以及业务建设等工作；会同县（市）人民政府对所辖气象机构实施以部门为主的双重管理；会同地方党委和人民政府做好当地气象部门的精神文明建设和思想政治工作。
承担河北省气象局和衡水市人民政府交办的其它事项。
近年来，衡水市局被中国气象局命名为“全国气象部门廉政文化示范点”的单位，连续蝉联省级文明单位、文明行业优胜单位、省级园林单位、省级卫生工作先进单位等多项荣誉称号。
