中国气象科学研究院广泛开展国际交流与合作,先后与日本、俄罗斯、芬兰、加拿大、蒙古、德国、韩国等国家的相关气象科研机构签署了合作协议,并与20多个国际组织和国家的科研机构建立长期合作关系。现主导了世界天气研究计划“华南季风降水试验(SCMREX)”、世界气象组织-城市环境气象计划“近实时数据在空气质量预报中应用”。近5年成功举办了11次国际学术交流大会。目前,有19名科学家在18个国际重要学术组织中任职,7名专家曾担任IPCC AR5主要作者和评审专家。2007年11月被科技部授予示范性国际科技合作基地,2007年11月世界气象组织国际沙尘暴预警咨询评估系统(WMO SDS WAS)的亚太中心落户我院,2013年10月被获准为北极大学理事会准会员。