南京市氣象局1993年成立，成立后與省氣象臺合署辦公。2006年5月與省氣象臺分離， 12月16日，獨立建制后的市氣象局正式揭牌。市局內設辦公室（法規處）、業務科技處、人事教育處、計劃財務處4個職能處室，下設5個直屬事業單位，管轄江寧、六合、浦口三區和高淳、溧水二縣氣象局。
南京市氣象局全面落實科學發展觀，樹立“三氣象”理念、大力實施“三大戰略”、爭創“四個”，解放思想，開拓創新，深化改革，以提高天氣預報準確率為核心，加快氣象現代化建設，加強氣象科技開發與應用，不斷拓寬氣象業務服務領域，加強氣象文化建設，努力推進氣象依法行政工作，氣象事業呈現蓬勃生機。
南京市氣象局業務現代化建設取得長足發展，氣象基本業務穩步提高。全市已建成布局合理，分工明確的氣象臺站網；形成了覆蓋全市、觀測要素齊全的氣象觀測系統；初步建立了各種氣象災害的監測網絡。