自古以來人類就有改造（控制）天氣和氣候的愿望。迄今雖然由于科學技術的局限性還不能實現這一愿望，但通過試驗研究，在探索影響天氣和氣候的科學問題上是有所收獲的。

自二十世紀40年代中葉第一次向云中撒播播云催化劑以來，人工影響天氣的試驗延續(xù)不斷。50年代中期，云和降水物理學逐步形成分支學科。60年代美國辛普森進行了積云動力催化實驗；蘇聯蘇拉克韋利澤等用冷云催化方法進行了大規(guī)模的防雹試驗；美國還開展了用飛機在某一部位撒播碘化銀以影響臺風的試驗。

中國從50年代末以來在大多數省份進行了人工降水、人工防雹和人工防霜的試驗。這些試驗雖然在設計和效果檢驗方面還存在不少問題，還難以作出肯定的評論，但為今后的試驗研究積累了經驗，并大大推動了云和降水物理學研究的發(fā)展。

50年代以來，隨著對海洋和大氣相互關系的研究，動力氣象學的發(fā)展，出現了動力氣候學。 它從動力學角度來研究地-氣系統(tǒng)的輻射收支和能量轉換，探討氣候形成的原因。近年來，通過數值模式對氣候變化進行模擬的研究取得了不少成果。從70年代起，氣候學已突破了只從大氣的角度來研究的限制，而擴展到同時考慮大氣圈、水圈、冰雪圈、巖石圈和生物圈的氣候系統(tǒng)進行研究，氣候學正向著更加廣泛、更為綜合的方向發(fā)展。

現在，大氣科學已發(fā)展成一門分支眾多的科學。如大氣遙感、雷達氣象學和衛(wèi)星氣象學等分支；大氣物理學下的大氣邊界層物理、平流層和中層大氣物理學，以及大氣光學、大氣聲學、大氣電學和大氣輻射學等 ；同大氣物理學同時發(fā)展起來的，還有大氣化學；天氣學和動力氣象學則相互滲透而形成天氣動力氣象學，其應用學科數值天氣預報也發(fā)展成了獨立的分支；由于對極地、熱帶和高原地區(qū)情況的研究日益深入，而出現極地氣象學、熱帶氣象學和高原氣象學 ；氣候學也出現了動力氣候學、氣候變化等分支。

由于大氣科學廣泛應用于生產、生活和科研等各種領域，許多邊緣學科如海洋氣象學、水文氣象學、農業(yè)氣象學、森林氣象學、生物氣象學、航空氣象學、建筑氣象學和醫(yī)療氣象學等相繼出現，在氣象業(yè)務工作自動化進程中，大氣科學不斷地從信息理論、系統(tǒng)工程、計算機技術和計算數學等科學技術領域中獲得新的實驗手段和理論方法；同時，也不斷地用自己的成就豐富著這些領域。