1956年8月1日,在党中央号召全国人民“向科学进军”的历史背景下,经中央气象局呈报国务院和周恩来总理批准,中央气象台改名为中央气象科学研究所。中央气象局第一个气象科学研究机构正式成立。

1960年9月和1961年9月,中央气象局先后两次对机构进行精减和调整,中央气象台从气象科学研究所划出。

1970年1月2日,国务院、中央军委决定,将总参军事气象局与中央气象局合并,合并后仍称中央气象局。气象科学研究所仍作为中央气象局下设单位。

1973年3月6日,国务院、中央军委决定,中央气象局与总参气象局分开。同年5月23日,中央气象局划归国务院建制,气象科学研究所体制随之调整。

1978年6月15日,经中央气象局报请国务院和邓小平、李先念等中央领导同志批准,气象科学研究所与气象科技情报研究所合并,组建中央气象局气象科学研究院。

1982年4月24日,中央气象局更名为国家气象局,中央气象局气象科学研究院相应更名为国家气象局气象科学研究院。

1991年6月25日,经国家人事部批准,国家气象局气象科学研究院更名为中国气象科学研究院。