成立于一九五八年，隶属于内蒙古自治区气象局，实行上级气象主管机构与本级人民政府双重领导，以上级气象主管机构为主的管理体制。承担本行政区域内气象工作的行政管理职能，依法履行气象主管机构的各项职能。市气象局内设四个管理科室，五个直属事业单位，辖八个旗区气象局。有两个国家气候观象台，六个国家一级气象站，三个国家二级气象站，目前建成区域天气自动气象站78个。现有在职职工209人，离退休职工101人，共计310人。鄂尔多斯市气象局是科技型、基础性社会公益事业单位。坚持“公共气象、安全气象、资源气象”的发展理念 。
目前，我市气象事业已经发展形成了由气象综合探测系统、气象信息加工分析系统和以短时、短期、中期天气预报、短期气候预测、农牧气象干旱预警、卫星遥感等服务系统为主体的现代化综合服务体系。气象科技服务经过三十年发展，已拥有专业专项天气预报服务、气球礼仪服务、电视天气预报、“12121”电话天气预报咨询、手机气象短信、避雷检测、防雷工程设计施工、建筑防雷图纸审核、气象科普等多项服务。服务领域已经涵盖了能源、交通、铁路、化工、电力、电信、城市建设等各行各业。地方气象事业经过三十年的发展，全市防雹高炮已达到106门，其中，75％的炮点布设在沿黄河、无定河流域和主要农牧业示范区，其余分布在３条雹线附近，受高炮保护面积近200万亩。2001年我市又引入新型增雨火箭，我市已有20多部地面火箭参与增雨作业，目前，已形成飞机增雨与地面火箭增雨作业相配合立体交叉作业形式，大大强化增雨催化效果，影响范围逾全市国土面积的70%。2008年2月27日，鄂尔多斯市人民政府与哈尔滨飞机工业集团签定了Y-12飞机购销合同，标志着我市人工增雨事业已经步入全国地级市的前列。
全市气象部门将始终坚持“以人为本,无微不至、无所不在”的服务宗旨，为社会各界提供气象服务。
