古代预测天气主要靠观察，还形成了很多天气谚语，例如“朝霞不出门，晚霞行千里”“天上钩钩云，地上雨淋淋”。现代则利用气象仪器来测量大气状态。想要进行天气预报，第一步是收集充足的数据。最传统的数据是在地面或海面上，通过专业人员、爱好者、自动气象站，收集气压、气温、风速、风向、湿度等数据。通过气象气球，气象学家还可以了解到高空的气温、湿度、风值情况。气象雷达可以提供降水地区和强度的信息，多普勒雷达还可以明确风速和风向。气象卫星则可以采集全世界的数据，它们的可见光照片可以帮助气象学家直观地判断云团的发展，红外线数据可以用来收集地面和云顶的温度。
接下来，要对采集到的数据进行分析，由气象台制作并向社会公布。就预报覆盖时间来说，天气预报通常分三种：短期天气预报、中期天气预报、临近天气预报。根据GB/T 28594-2021《临近天气预报》，临近天气预报对象主要为短时强降水、冰雹、龙卷、雷电、大风等。时效也比较短，只有0～2h。
天气预报为什么随时变动？
大气系统为非线性系统，变化较为复杂。天气预报一天一变是因为大气系统为非线性系统，变化较为复杂，全球气候变化增加了天气预报的难度，在全球气候变暖的大背景下，极端天气事件发生的概率和频率呈现增多的趋势等。
天气预报中，“晴”、“少云”、“多云”、“阴”的预报用语都有它的特定含义。我国气象部门对这些用语的规定如下：天空无云或虽有零星的云层，但云量不足天空面积1/10者称为“晴”，有时天空中出现很薄的高云，但能透过阳光的也称为“晴”。中、低云的云量占天空面积的1/10到3/10或高云云量占天空面积4/10到5/10的情况称为“少云”。中、低云云量占天空面积4/10到7/10或高云云量占天空面积6/10到10/10的情况称为“多云”。凡中、低云云量占天空面积8/10及以上者，阳光不能透过或很少透过云层则称为“阴”。
